太子河內(nèi)澇區(qū)防洪排澇方案分析

田斯琳，付佳鷺

（1.沈陽(yáng)一方正和工程技術(shù)咨詢有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110000；2.遼寧蘇文工程設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110000）

0 引言

洪水是一種危害較大的自然災(zāi)害，不但會(huì)造成當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)損失，資源流失，也會(huì)對(duì)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅［1-3］。針對(duì)洪水災(zāi)害，采用治理措施是十分必要的，如修建防洪堤、水庫(kù)等水利工程［4-6］。在地勢(shì)低洼的區(qū)域，一旦洪水淹沒(méi)防洪堤后，該區(qū)域的居民將面對(duì)極為嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，主要原因是內(nèi)澇區(qū)排水難度大，洪水多在此處滯留，洪水危害持續(xù)時(shí)間將遠(yuǎn)大于其他地區(qū)，因此，針對(duì)這部分區(qū)域選取合理的防洪排澇方案是十分重要的［7-8］。

1 工程概況

太子河干流全長(zhǎng)413 km，流域面積13883 km2。南甸子鎮(zhèn)溝口村地勢(shì)低洼，局部地區(qū)地面高程僅為255.78 m；再加之南甸子防洪堤建成后，堵塞了山洪下泄通道，每逢汛期，堤內(nèi)排水不暢，內(nèi)澇嚴(yán)重，造成了南甸子鎮(zhèn)溝口村近百戶居民和南甸林場(chǎng)屢次被淹，經(jīng)濟(jì)損失巨大，民怨沸騰。

2 太子河流域洪水特征

太子河流域的洪水主要由暴雨產(chǎn)生。發(fā)生較大暴雨的天氣系統(tǒng)主要有華北氣旋、低壓冷鋒、江淮氣旋、臺(tái)風(fēng)等。歷史上幾次形成特大洪水的的大暴雨如1888年、1923年為臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)向類，1960年、1929年、1935年為高空槽。這類天氣系統(tǒng)暴雨一般可連續(xù)2～3日，籠罩范圍較大。如1960年8月4日洪水，主要由8月1日～3日這3日暴雨產(chǎn)生，其籠罩面積達(dá)30000 km2～40000 km2，8月4日降雨量在100 mm以上籠罩面積（省內(nèi)部分）為33210 km2，200 mm以上籠罩面積（省內(nèi)部分）為15030 km2。

太子河流域的暴雨具有明顯的季節(jié)性特征，相對(duì)比較集中，大多集中在汛期7月、8月兩個(gè)月，約占全年降水量的50%以上。太子河流域的洪水由暴雨產(chǎn)生，與暴雨的年內(nèi)分布一致，多集中在夏季的7月、8月，約占全年的85.0%～97.5%；在7月、8月兩個(gè)月中又以7月下旬和8月上旬為最多，約占全年的42.8%～60.0%。

太子河洪水形狀有單峰、雙峰兩種類型。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)干流各站洪水歷時(shí)一般為7天左右，連續(xù)兩次洪水為13天。

太子河流域洪水比較集中，如干流各站的多年平均7天洪量占13天洪量的77.5%，3天洪量占7天洪量的50.0%，大洪水的洪量更為集中。

歷次設(shè)計(jì)洪水成果比較見(jiàn)表1。

表1 太子河各階段設(shè)計(jì)洪峰成果比較表 單位：m3/s

3 防洪排澇方案分析

根據(jù)工程區(qū)防護(hù)范圍的特點(diǎn)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及其他技術(shù)條件等，擬定三種方案進(jìn)行比較：方案一，采用泵站強(qiáng)排方案。方案二，在山腳下修建截洪溝，對(duì)山洪進(jìn)行截排；對(duì)地勢(shì)低洼地區(qū)居民和企事業(yè)單位進(jìn)行整體搬遷；同時(shí)，利用耕地區(qū)、林地區(qū)和地勢(shì)低洼的居民區(qū)臨時(shí)滯洪，利用原有排澇泵站在三日內(nèi)進(jìn)行排除。方案三，工程措施與方案二相同，不同之處在于不進(jìn)行滯洪，對(duì)于截洪溝截除后的剩余山洪水，采用泵站強(qiáng)排。

3.1 方案一

對(duì)于保護(hù)區(qū)內(nèi)的山洪水，采用泵站強(qiáng)排。南甸子防洪堤保護(hù)區(qū)20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，洪峰為50.4 m3/s，考慮到原排澇泵站2 m3/s的排水能力，仍有48.4 m3/s流量需要排除，按目前遼寧地區(qū)已建相關(guān)泵站工程的造價(jià)，1 m3/s排水能力的投資造價(jià)約為350萬(wàn)元，該方案的投資概算約為16940萬(wàn)元，投資巨大。

3.2 方案二

本設(shè)計(jì)擬采取“排”“滯”結(jié)合的治理方式，在山坡上修建截洪溝，排除山洪水；對(duì)地勢(shì)低洼地區(qū)居民和企事業(yè)單位進(jìn)行整體搬遷（257.98 m高程以下）；同時(shí)，利用耕地區(qū)、林地區(qū)和地勢(shì)低洼的居民區(qū)臨時(shí)滯洪，利用原有排澇泵站在三日內(nèi)進(jìn)行排除，使保護(hù)區(qū)達(dá)到20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。該工程共涉及搬遷住戶127戶，人口410人，房屋6340.68 m2，企事業(yè)單位1家—南甸林場(chǎng)，房屋面積3784 m2。

在保護(hù)區(qū)山坡上修建截洪溝，截洪溝長(zhǎng)1838.75 m，型式均采用C20F200“U”型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中P0+000.00～P0+499.36段截洪溝寬2 m，高2 m，邊墻頂寬0.2 m，底寬0.35 m，底板厚0.35 m；P0+518.51～P1+109.62段截洪溝寬5 m，其它同上；P1+171.32～P1+339.11段截洪溝寬6.5 m，其它同上；P1+411.11～P1+838.75段截洪溝寬6.5 m，高4.1 m，邊墻頂寬0.3 m，底寬0.6 m，底板厚0.6 m，兩側(cè)均設(shè)3 m寬堤頂路；其余段位均為漸變段、八字進(jìn)水口。在穿越居民區(qū)地段均設(shè)SP板覆蓋，其中P0+455.76～P0+515.81段SP板長(zhǎng)2.5 m，P0+518.51～P0+606.23段板長(zhǎng)5 m。

工程區(qū)共設(shè)計(jì)排水涵3座，其中1#排水涵采用箱涵結(jié)構(gòu)，尺寸同截洪溝，底板、邊墻和頂板均厚0.5 m，長(zhǎng)12 m；2#、3#排水涵用4850×95×2000Ⅱ級(jí)預(yù)制鋼筋混凝土公路涵管，位于樁號(hào)P1+608.57、P1+742.54，分別長(zhǎng)16 m和38 m。

對(duì)原保護(hù)區(qū)排澇泵站變電所進(jìn)行維修，更換S9-M-200/10變壓器1臺(tái)，鋪設(shè)380 V輸電線路150 m。

該方案工程概算總投資為3171.02萬(wàn)元，其中工程部分投資932.71萬(wàn)元，安置補(bǔ)償部分投資為2238.31萬(wàn)元。

3.3 方案三

工程措施與方案二相同，不同之處在于：對(duì)于截洪溝截除后的剩余山洪水，采用泵站強(qiáng)排。保護(hù)區(qū)達(dá)到20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，滯洪區(qū)最大洪峰為9.8 m3/s，考慮到原保護(hù)區(qū)內(nèi)有泵站一座，設(shè)計(jì)排水能力2 m3/s，需新建排水能力為7.8 m3/s的泵站一座。新建泵站尺寸17.7 m×16.8 m，設(shè)900QZ-100 G軸流潛水泵4臺(tái)（3開(kāi)一備），電動(dòng)葫蘆1臺(tái)；同時(shí)更換變電器的容量從200 kVA增至800 kVA，變壓器型號(hào)S9-M-800/10。

排澇泵站共分為三部分，分別為進(jìn)水前池、泵站和護(hù)坦。進(jìn)水前池長(zhǎng)10 m，寬16.8 m，采用“U”型槽C20F200鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚1 m，邊墻頂寬0.3 m，底寬1 m。泵站共分二層，一層前部進(jìn)水室，中部為水泵間，后部為儲(chǔ)物間；二層前部為前部為檢修橋板，中部為安裝間，后部為配電室和值班室。進(jìn)水室設(shè)3200 mm×3000 mm攔污柵4扇、3400 mm×2000 mm鑄鐵閘門4扇。檢修平臺(tái)共設(shè)QDS-90手電兩用雙螺桿啟閉機(jī)4臺(tái)，單臺(tái)起重力10 t。護(hù)坦長(zhǎng)10 m，寬16.8 m，采用C20F200鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1 m。

南甸子防洪堤保護(hù)區(qū)內(nèi)澇區(qū)域位于保護(hù)區(qū)地勢(shì)低洼區(qū)域，局部高程僅為255.78 m。該區(qū)域三面環(huán)山，一面臨保護(hù)堤，山頂高程467 m，保護(hù)堤堤頂高程262.62 m，地下水匯聚，即使采取泵站強(qiáng)排，仍有部分住戶易受地下水浸沒(méi)影響。

該方案工程概算總投資為3749.66萬(wàn)元，其中工程部分投資1399.81萬(wàn)元，泵站運(yùn)行管理費(fèi)為2349.85萬(wàn)元。

3.4 工程方案選擇

以上三個(gè)備選方案中，由于方案一投資巨大，故方案一排除。下面僅對(duì)方案二和方案三從工程投資、當(dāng)?shù)鼐用褚庠负筒僮餍匀齻€(gè)方面進(jìn)行比較。

a）工程投資

方案二工程概算總投資3171.02萬(wàn)元；方案三工程概算總投資3749.66萬(wàn)元。方案二低于方案三。

b）當(dāng)?shù)鼐用褚庠?/p>

當(dāng)?shù)鼐用裨敢饨邮芊桨付?，此方案直接采取貨幣形式?duì)居民進(jìn)行補(bǔ)償，有利于居民根據(jù)自身的實(shí)際情況及意愿，靈活進(jìn)行安置。例如當(dāng)?shù)鼐用窨赏队H靠友，可就近在南甸子鎮(zhèn)買房安置，可到縣城市區(qū)買房安家等。特別是近些年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化腳步進(jìn)一步加快快。對(duì)于農(nóng)村來(lái)說(shuō)，大多數(shù)青壯年人員選擇進(jìn)城務(wù)工，尋找就業(yè)機(jī)會(huì)；此外，城市教育、醫(yī)療、交通等各種設(shè)施相對(duì)完善，生活便利，吸引了農(nóng)村家庭進(jìn)城定居，農(nóng)民子女進(jìn)行學(xué)習(xí)。在本溪地區(qū)，尤其是本溪縣，農(nóng)民舉家搬遷進(jìn)城的現(xiàn)象十分普遍，大多農(nóng)村居民希望進(jìn)城改變自己的生活質(zhì)量和子女的前途。因此，此種安置方案能最大滿足當(dāng)?shù)鼐用竦囊庠?，減少政府和群眾之間的矛盾。

c）運(yùn)行可靠性和運(yùn)行成本

方案三工程建成后，后期需進(jìn)行大量得管理和維護(hù)，運(yùn)行成本高；此外，如若后期管理不善和設(shè)備運(yùn)行故障，容易造成保護(hù)區(qū)再次遭受洪水災(zāi)害，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大。方案二對(duì)滯洪區(qū)內(nèi)的居民和企事業(yè)單位進(jìn)行搬遷，利用滯洪區(qū)進(jìn)行滯洪，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)小，后期運(yùn)行成本低。從工程運(yùn)行可靠性和運(yùn)行成本看，宜選取方案二。

綜上所述，對(duì)方案二工程投資不僅低于方案三，而且更符合當(dāng)?shù)刈舻囊庠?，運(yùn)行可靠，運(yùn)行成本低，不易產(chǎn)生新的問(wèn)題和矛盾，有利于早日解決該地區(qū)洪澇災(zāi)害問(wèn)題，有利于社會(huì)和諧發(fā)展，是一項(xiàng)優(yōu)越、可行、值得推薦的方案。

4 結(jié)論

太子河流域降水較為集中，在雨季將發(fā)生多次暴雨型洪水，在南甸子鎮(zhèn)溝口村等地勢(shì)低洼的區(qū)域內(nèi)澇現(xiàn)象十分嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展；根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，初步選擇泵站強(qiáng)排方案、截+滯+搬遷方案、截+排方案3種方案，通過(guò)比選，方案一投資巨大、方案三后期維護(hù)成本高且風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)，方案二獲得了更多的居民的支持，綜合考慮選擇方案二作為內(nèi)澇區(qū)的治理方案，有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)平穩(wěn)發(fā)展，效益良好。