于彥軍

(大慶市東湖水廠，黑龍江大慶163000)

1 概況

寧安市位于黑龍江省東南部，牡丹江市的南部，地處張廣才嶺和老爺嶺之間的牡丹江上游谷地，行政區(qū)劃隸屬于牡丹江市，市政府駐地為寧安鎮(zhèn)，寧安鎮(zhèn)是全市的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和商貿(mào)中心。

2010年以前寧安市城區(qū)段未單獨(dú)做過防洪排水規(guī)劃。隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，寧安市城市化進(jìn)程明顯加快，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市功能逐年提升，對水環(huán)境、水生態(tài)、水安全、水景觀和水文化等方面都提出了更高的要求。為此，受寧安市委托，2011年10月由黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院編制了《黑龍江省寧安市濱水城市建設(shè)水利工程規(guī)劃報(bào)告》［1］，其內(nèi)容主要包括寧安市城區(qū)段防洪、排水工程及水景觀工程。規(guī)劃工程建設(shè)的主要任務(wù)是建設(shè)城市防洪排水工程，提高城市防御外洪能力和健全內(nèi)部排水網(wǎng)絡(luò)，同時結(jié)合濱水城市景觀建設(shè)城市內(nèi)河的水景觀工程，改善生態(tài)環(huán)境。本文就其東城區(qū)內(nèi)部排水方案做一簡介。

2 排水分區(qū)

寧安市城區(qū)共劃分4個排水分區(qū)，分別為五里河、西城區(qū)、東城區(qū)和南城區(qū)，排水總面積37.31 km2。其中五里河排水面積13.42 km2，主要由坡水和平原區(qū)內(nèi)水組成，其排水需經(jīng)過東城區(qū)排入2號人工湖，經(jīng)人工湖調(diào)蓄后最終排入牡丹江。由于西城區(qū)和南城區(qū)排水方式單一，本次僅分析論證東城區(qū)內(nèi)部排水方案。

東城區(qū)排水區(qū)總面積7.33 km2，主要由城市內(nèi)水和部分平原區(qū)內(nèi)水組成。根據(jù)城區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地形條件、老河道所在位置、現(xiàn)有低洼地和魚池位置以及總體規(guī)劃中城市道路的布置，可將東城區(qū)細(xì)分為3個小的排水分區(qū)，各排水分區(qū)情況見表1。

表1 東城區(qū)排水分區(qū)基本情況統(tǒng)計(jì)表 km2

3 排水方式

根據(jù)規(guī)劃區(qū)內(nèi)地形條件及推求的水位關(guān)系，東城區(qū)內(nèi)部各排水分區(qū)內(nèi)水均可自排入內(nèi)部承泄區(qū);而排水總出口處地面高程較低，但通過出口前排水溝道與內(nèi)部承泄區(qū)(人工湖)相連，具有一定的內(nèi)部調(diào)蓄條件，當(dāng)排水閘前起調(diào)水位較高時可實(shí)現(xiàn)自排，當(dāng)排水閘前起調(diào)水位低于外江5 a一遇洪水位時，可以通過強(qiáng)排將內(nèi)水排入牡丹江，也可以采用外水高時關(guān)閘，將內(nèi)水水位壅高，以自排方式排出內(nèi)水。

因此確定排水采取自排與強(qiáng)排相結(jié)合、蓄泄兼顧的排水方式，先滯蓄再強(qiáng)排、自排;有條件時自排，沒有自排條件時強(qiáng)排。

4 排水工程布置

排水工程規(guī)劃結(jié)合濱水城市建設(shè)，盡量營造城區(qū)的水環(huán)境。根據(jù)寧安市城市總體規(guī)劃布局及排水分區(qū)劃分情況，東城區(qū)內(nèi)部排水工程主要利用現(xiàn)有魚塘及低洼地開挖人工湖，并與排水溝道連通，形成具有一定調(diào)蓄作用的排水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和城市內(nèi)河湖連通網(wǎng)絡(luò)。利用排水溝道布置打通原有老河道，城市內(nèi)部排水溝道即為景觀內(nèi)河，利用現(xiàn)有魚塘及低洼地開挖，既可調(diào)蓄內(nèi)水，又能作為景觀湖，景觀內(nèi)河出口即為排水溝道出口。

排水線路選擇上應(yīng)遵循如下5條原則:①盡量利用原有溝道和地勢低洼處布置排水溝道;②盡量減少排水出口，以減少穿堤建筑物數(shù)量;③排水出口附近有條件的地方應(yīng)布置人工湖或濕地，以作為內(nèi)水承泄區(qū)或滯蓄內(nèi)水減小建筑物規(guī)模;④排水線路應(yīng)選擇在少占耕地、拆遷房屋及建筑物少的地帶;⑤排水溝道的布置要考慮城市內(nèi)河景觀河道要求，盡量與景觀相協(xié)調(diào)。

排水工程具體布置如下:

按照規(guī)劃區(qū)內(nèi)的實(shí)際地形，現(xiàn)有2處地點(diǎn)可利用魚塘和低洼地開挖人工湖作為內(nèi)部排水承泄區(qū)，內(nèi)水經(jīng)人工湖調(diào)蓄后排入牡丹江。其中1號人工湖位于寧安鎮(zhèn)第一小學(xué)西側(cè)，面積為0.071 km2;2號人工湖位于污水處理廠東側(cè)帶狀區(qū)域，面積為0.386 km2。規(guī)劃布置排水溝道 19條，總長度14 481 m，其中排水干溝3條，總長2 791 m，排水支溝2條，總長3 980 m，直斗溝4條，總長2 690 m，斗溝10條，總長5 020 m。其中1號排水溝道長929 m，排水入1號人工湖;2號排水溝道長1 168 m，其上游與1號人工湖連通，排水入2號人工湖;3號排水溝道長694 m，其上游通過1、2號人工湖與1、2號排水溝道連通，排水通過三合排水閘站排入牡丹江;2－1支溝長2 265 m，排水入2號排水溝，并將其上游打通與1號排水溝連通，形成連通的景觀水系。

5 排水方案

東城區(qū)的內(nèi)水及五里河的坡水、平原區(qū)內(nèi)水通過三合閘排入牡丹江，排水流量較大，而三合閘已老化嚴(yán)重，只有1 m寬的混凝土閘門，運(yùn)行不便，當(dāng)外江水位較高時，內(nèi)水排泄不暢，堤內(nèi)多次受淹，本次將三合閘拆除重建。

排水方式按自排、強(qiáng)排和自排與強(qiáng)排相結(jié)合等方案進(jìn)行比選［2］。具體方案如下:

5.1 方案一:自排方案

考慮1號湖和2號湖的滯蓄作用，根據(jù)三合閘前不同水深對來水量進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，推求三合閘設(shè)計(jì)排水流量，內(nèi)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇，根據(jù)洪水遭遇分析，外江承泄區(qū)采用5 a一遇洪水位。排水閘閘寬為10.5 m。三合閘排水流量比較成果見表2。

表2 三合閘排水流量比較表

由表2可見，方案1～方案3的起調(diào)水位均低于外江5 a一遇洪水位，此時需關(guān)閘，不能自排，當(dāng)2號湖來水量加大，內(nèi)水水位升高超過外江水位時，才能開閘實(shí)現(xiàn)自排，此方案對閘門的開啟調(diào)度較難，管理不便。方案4的起調(diào)水位高于外江5 a一遇洪水位，可以實(shí)現(xiàn)自排。

從4個方案的排水流量看，方案4的排水流量最大，且與3號排水溝道排水流量(26.6 m3/s)相當(dāng)，由于本次4個方案比選的閘門尺寸相同，因此對工程規(guī)模影響不大。同時由于排水溝道作為景觀內(nèi)河，為保持河水的流動性和景觀水位的要求，方案4的排水河道水深不影響景觀水深。

因此自排方案推薦方案4，即起調(diào)水位為247 m，排水流量26.6 m3/s。

5.2 方案二:強(qiáng)排方案

三合閘為東城區(qū)排水的唯一出口，根據(jù)石頭水文站統(tǒng)計(jì)成果，牡丹江10 a一遇洪水持續(xù)時間4—5 d，此時三合閘處外江水位高于內(nèi)水位，不能自排，考慮城區(qū)的安全，需設(shè)置強(qiáng)排站。

泵站強(qiáng)排流量由2號湖洪水調(diào)節(jié)計(jì)算確定，根據(jù)出口處溝底高程(245.11 m)、平均地面高程(247.3 m)以及2號湖附近平均地面高程(247 m)，考慮閘前最小水深要求和2號湖洪水不出槽，確定起排水位為245.6、246、246.5 m和247 m，對應(yīng)2號湖最高水位247、247.5 m和248 m進(jìn)行組合，各方案排水流量比較成果見表3。

表3 三合排水泵站強(qiáng)排流量比較表

由表3可見，溝道起排水位為245.6 m時，方案3不需要強(qiáng)排，設(shè)計(jì)洪水總量可全部存入2號湖內(nèi);方案2的排水流量最小，但排水歷時較長約9 d;溝道起排水位為246 m時，方案3不需要強(qiáng)排，設(shè)計(jì)洪水總量可全部存入2號湖內(nèi);方案1泵站流量較大，投資高，年運(yùn)行費(fèi)用高，不經(jīng)濟(jì);溝道起排水位為246.5 m和247 m時，方案2與方案3的泵站流量也較大，不經(jīng)濟(jì)。

綜合來看，溝道起排水位為245.6 m時的方案1、起排水位為 246 m時的方案 2和起排水位為246.5 m時的方案3比較合理。

由于2號湖右側(cè)周邊地面高程較低，平均地面高程約247 m，因此對于湖內(nèi)水位達(dá)到最高水位時為防止湖水出槽造成內(nèi)澇，需在2號湖右側(cè)部分地段修建堤防。本次結(jié)合溝道起排水位245.6、246 m和246.5m 3個方案的泵站投資和堤防投資進(jìn)行了比較，比選結(jié)果見表4。

從比選結(jié)果可以看出，方案3泵站和堤防工程總投資最大，修筑土堤工程量較大、長度較長，不作最優(yōu)選擇，而方案1雖然總投資最少，但是泵站規(guī)模稍大。

綜合上述分析比較，本階段推薦排水溝道起排水位為246 m時方案2的排水流量作為強(qiáng)排流量，即三合排水泵站設(shè)計(jì)流量為3.4 m3/s。

表4 排水泵站投資比較表

5.3 方案三:自排與強(qiáng)排相結(jié)合

通過上述自排和強(qiáng)排方案的比較成果中可以看出，兩個推薦方案的2號湖控制最高水位較接近，自排方案為247.3 m，強(qiáng)排方案為247.5 m，但當(dāng)選用自排方案時，雖然保證了非汛期(外江水位低于5 a一遇水位時)景觀河水的流動性，但作為城區(qū)來說洪水期不利于城市排澇;當(dāng)只選用強(qiáng)排方案時，雖然可解決內(nèi)澇問題，但非汛期為保持景觀河水的流動性，須起用泵站抽水，運(yùn)行費(fèi)用過高。因此應(yīng)考慮自排和強(qiáng)排相結(jié)合的排水方式。

1)按近遠(yuǎn)期相結(jié)合的方式在排水出口處設(shè)一座排水閘站。近期在東城區(qū)規(guī)模未發(fā)展到2號湖附近時，按推薦的自排方案只修建排水閘，此時排水出口附近低洼地在汛期如受內(nèi)澇損失不大，遠(yuǎn)期東城區(qū)發(fā)展到2號湖附近時，為防止城區(qū)受內(nèi)澇影響，再配套修建三合排水泵站，解決城區(qū)內(nèi)澇問題。

2)近期建成排水閘站。由于規(guī)劃排水出口距離三合灌區(qū)渠首泵站較近，約250 m。因此，排水閘站建成后可將景觀河道內(nèi)的水引入三合灌區(qū)，可作為三合灌區(qū)灌溉水源，這樣可以減少自牡丹江提水的揚(yáng)程，節(jié)省泵站年運(yùn)行費(fèi)用。

三合灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積2 900 hm2，現(xiàn)狀實(shí)灌面積約530 hm2，渠首三合抽水站現(xiàn)狀設(shè)計(jì)流量1.2 m3/s，始建于1957年，翻建于1988年，1991年開始運(yùn)行。目前由于運(yùn)行時間長和缺少維修資金等問題，三合抽水站設(shè)備陳舊、老化嚴(yán)重，大部分設(shè)備都是帶病運(yùn)行，存在著極大的安全隱患。根據(jù)2010年11月黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院編制的《黑龍江省寧安市渤海泵站更新改造工程可行性研究報(bào)告》［3］，擬將三合抽水站拆除重建，新建渠首泵站設(shè)計(jì)流量2.48 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程7.46 m。

本次可研經(jīng)計(jì)算，利用三合排水站(設(shè)計(jì)流量3.4 m3/s)為三合灌區(qū)補(bǔ)水，可以滿足灌區(qū)設(shè)計(jì)流量要求，且可減少提水揚(yáng)程，可節(jié)省泵站年運(yùn)行費(fèi)用約6萬元。目前，在國家大型泵站更新改造資金沒有到位前，三合灌溉泵站帶病運(yùn)行，灌區(qū)水量不足，無法達(dá)到設(shè)計(jì)灌溉面積，影響產(chǎn)量和效益，近期建成三合排水閘站不但可滿足城市防洪排水要求，還可解決三合灌區(qū)灌溉水源問題，一舉兩得。而且現(xiàn)有的三合抽水站不需要拆除重建，只在三合排水閘處新建雙向的排水(兼灌溉)泵站即可，該項(xiàng)目利用國家大型泵站更新改造資金較有利。

經(jīng)上述分析比選，本次規(guī)劃東城區(qū)排水出口推薦采用自排和強(qiáng)排相結(jié)合的方式修建三合排水閘站，設(shè)計(jì)自排流量26.6 m3/s，強(qiáng)排流量3.4 m3/s，排水泵站兼顧灌溉任務(wù)，該排水閘、站在近期一次建成，盡早發(fā)揮效益。

［1］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省寧安市濱水城市建設(shè)水利工程規(guī)劃報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2011.

［2］中華人民共和國水利部.GB50288—99灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，1999.

［3］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省寧安市渤海泵站更新改造工程可行性研究報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2010.