宁安市防洪排水工程东城区排水方案论证

于彦军

(大庆市东湖水厂，黑龙江大庆163000)

1 概况

宁安市位于黑龙江省东南部，牡丹江市的南部，地处张广才岭和老爷岭之间的牡丹江上游谷地，行政区划隶属于牡丹江市，市政府驻地为宁安镇，宁安镇是全市的政治、经济、文化和商贸中心。

2010年以前宁安市城区段未单独做过防洪排水规划。随着经济社会的快速发展，宁安市城市化进程明显加快，城市规模不断扩大，城市功能逐年提升，对水环境、水生态、水安全、水景观和水文化等方面都提出了更高的要求。为此，受宁安市委托，2011年10月由黑龙江省水利水电勘测设计研究院编制了《黑龙江省宁安市滨水城市建设水利工程规划报告》［1］，其内容主要包括宁安市城区段防洪、排水工程及水景观工程。规划工程建设的主要任务是建设城市防洪排水工程，提高城市防御外洪能力和健全内部排水网络，同时结合滨水城市景观建设城市内河的水景观工程，改善生态环境。本文就其东城区内部排水方案做一简介。

2 排水分区

宁安市城区共划分4个排水分区，分别为五里河、西城区、东城区和南城区，排水总面积37.31 km2。其中五里河排水面积13.42 km2，主要由坡水和平原区内水组成，其排水需经过东城区排入2号人工湖，经人工湖调蓄后最终排入牡丹江。由于西城区和南城区排水方式单一，本次仅分析论证东城区内部排水方案。

东城区排水区总面积7.33 km2，主要由城市内水和部分平原区内水组成。根据城区内现有地形条件、老河道所在位置、现有低洼地和鱼池位置以及总体规划中城市道路的布置，可将东城区细分为3个小的排水分区，各排水分区情况见表1。

表1 东城区排水分区基本情况统计表 km2

3 排水方式

根据规划区内地形条件及推求的水位关系，东城区内部各排水分区内水均可自排入内部承泄区;而排水总出口处地面高程较低，但通过出口前排水沟道与内部承泄区(人工湖)相连，具有一定的内部调蓄条件，当排水闸前起调水位较高时可实现自排，当排水闸前起调水位低于外江5 a一遇洪水位时，可以通过强排将内水排入牡丹江，也可以采用外水高时关闸，将内水水位壅高，以自排方式排出内水。

因此确定排水采取自排与强排相结合、蓄泄兼顾的排水方式，先滞蓄再强排、自排;有条件时自排，没有自排条件时强排。

4 排水工程布置

排水工程规划结合滨水城市建设，尽量营造城区的水环境。根据宁安市城市总体规划布局及排水分区划分情况，东城区内部排水工程主要利用现有鱼塘及低洼地开挖人工湖，并与排水沟道连通，形成具有一定调蓄作用的排水网络系统和城市内河湖连通网络。利用排水沟道布置打通原有老河道，城市内部排水沟道即为景观内河，利用现有鱼塘及低洼地开挖，既可调蓄内水，又能作为景观湖，景观内河出口即为排水沟道出口。

排水线路选择上应遵循如下5条原则:①尽量利用原有沟道和地势低洼处布置排水沟道;②尽量减少排水出口，以减少穿堤建筑物数量;③排水出口附近有条件的地方应布置人工湖或湿地，以作为内水承泄区或滞蓄内水减小建筑物规模;④排水线路应选择在少占耕地、拆迁房屋及建筑物少的地带;⑤排水沟道的布置要考虑城市内河景观河道要求，尽量与景观相协调。

排水工程具体布置如下:

按照规划区内的实际地形，现有2处地点可利用鱼塘和低洼地开挖人工湖作为内部排水承泄区，内水经人工湖调蓄后排入牡丹江。其中1号人工湖位于宁安镇第一小学西侧，面积为0.071 km2;2号人工湖位于污水处理厂东侧带状区域，面积为0.386 km2。规划布置排水沟道 19条，总长度14 481 m，其中排水干沟3条，总长2 791 m，排水支沟2条，总长3 980 m，直斗沟4条，总长2 690 m，斗沟10条，总长5 020 m。其中1号排水沟道长929 m，排水入1号人工湖;2号排水沟道长1 168 m，其上游与1号人工湖连通，排水入2号人工湖;3号排水沟道长694 m，其上游通过1、2号人工湖与1、2号排水沟道连通，排水通过三合排水闸站排入牡丹江;2－1支沟长2 265 m，排水入2号排水沟，并将其上游打通与1号排水沟连通，形成连通的景观水系。

5 排水方案

东城区的内水及五里河的坡水、平原区内水通过三合闸排入牡丹江，排水流量较大，而三合闸已老化严重，只有1 m宽的混凝土闸门，运行不便，当外江水位较高时，内水排泄不畅，堤内多次受淹，本次将三合闸拆除重建。

排水方式按自排、强排和自排与强排相结合等方案进行比选［2］。具体方案如下:

5.1 方案一:自排方案

考虑1号湖和2号湖的滞蓄作用，根据三合闸前不同水深对来水量进行调洪计算，推求三合闸设计排水流量，内水设计标准为10 a一遇，根据洪水遭遇分析，外江承泄区采用5 a一遇洪水位。排水闸闸宽为10.5 m。三合闸排水流量比较成果见表2。

表2 三合闸排水流量比较表

由表2可见，方案1～方案3的起调水位均低于外江5 a一遇洪水位，此时需关闸，不能自排，当2号湖来水量加大，内水水位升高超过外江水位时，才能开闸实现自排，此方案对闸门的开启调度较难，管理不便。方案4的起调水位高于外江5 a一遇洪水位，可以实现自排。

从4个方案的排水流量看，方案4的排水流量最大，且与3号排水沟道排水流量(26.6 m3/s)相当，由于本次4个方案比选的闸门尺寸相同，因此对工程规模影响不大。同时由于排水沟道作为景观内河，为保持河水的流动性和景观水位的要求，方案4的排水河道水深不影响景观水深。

因此自排方案推荐方案4，即起调水位为247 m，排水流量26.6 m3/s。

5.2 方案二:强排方案

三合闸为东城区排水的唯一出口，根据石头水文站统计成果，牡丹江10 a一遇洪水持续时间4—5 d，此时三合闸处外江水位高于内水位，不能自排，考虑城区的安全，需设置强排站。

泵站强排流量由2号湖洪水调节计算确定，根据出口处沟底高程(245.11 m)、平均地面高程(247.3 m)以及2号湖附近平均地面高程(247 m)，考虑闸前最小水深要求和2号湖洪水不出槽，确定起排水位为245.6、246、246.5 m和247 m，对应2号湖最高水位247、247.5 m和248 m进行组合，各方案排水流量比较成果见表3。

表3 三合排水泵站强排流量比较表

由表3可见，沟道起排水位为245.6 m时，方案3不需要强排，设计洪水总量可全部存入2号湖内;方案2的排水流量最小，但排水历时较长约9 d;沟道起排水位为246 m时，方案3不需要强排，设计洪水总量可全部存入2号湖内;方案1泵站流量较大，投资高，年运行费用高，不经济;沟道起排水位为246.5 m和247 m时，方案2与方案3的泵站流量也较大，不经济。

综合来看，沟道起排水位为245.6 m时的方案1、起排水位为 246 m时的方案 2和起排水位为246.5 m时的方案3比较合理。

由于2号湖右侧周边地面高程较低，平均地面高程约247 m，因此对于湖内水位达到最高水位时为防止湖水出槽造成内涝，需在2号湖右侧部分地段修建堤防。本次结合沟道起排水位245.6、246 m和246.5m 3个方案的泵站投资和堤防投资进行了比较，比选结果见表4。

从比选结果可以看出，方案3泵站和堤防工程总投资最大，修筑土堤工程量较大、长度较长，不作最优选择，而方案1虽然总投资最少，但是泵站规模稍大。

综合上述分析比较，本阶段推荐排水沟道起排水位为246 m时方案2的排水流量作为强排流量，即三合排水泵站设计流量为3.4 m3/s。

表4 排水泵站投资比较表

5.3 方案三:自排与强排相结合

通过上述自排和强排方案的比较成果中可以看出，两个推荐方案的2号湖控制最高水位较接近，自排方案为247.3 m，强排方案为247.5 m，但当选用自排方案时，虽然保证了非汛期(外江水位低于5 a一遇水位时)景观河水的流动性，但作为城区来说洪水期不利于城市排涝;当只选用强排方案时，虽然可解决内涝问题，但非汛期为保持景观河水的流动性，须起用泵站抽水，运行费用过高。因此应考虑自排和强排相结合的排水方式。

1)按近远期相结合的方式在排水出口处设一座排水闸站。近期在东城区规模未发展到2号湖附近时，按推荐的自排方案只修建排水闸，此时排水出口附近低洼地在汛期如受内涝损失不大，远期东城区发展到2号湖附近时，为防止城区受内涝影响，再配套修建三合排水泵站，解决城区内涝问题。

2)近期建成排水闸站。由于规划排水出口距离三合灌区渠首泵站较近，约250 m。因此，排水闸站建成后可将景观河道内的水引入三合灌区，可作为三合灌区灌溉水源，这样可以减少自牡丹江提水的扬程，节省泵站年运行费用。

三合灌区设计灌溉面积2 900 hm2，现状实灌面积约530 hm2，渠首三合抽水站现状设计流量1.2 m3/s，始建于1957年，翻建于1988年，1991年开始运行。目前由于运行时间长和缺少维修资金等问题，三合抽水站设备陈旧、老化严重，大部分设备都是带病运行，存在着极大的安全隐患。根据2010年11月黑龙江省水利水电勘测设计研究院编制的《黑龙江省宁安市渤海泵站更新改造工程可行性研究报告》［3］，拟将三合抽水站拆除重建，新建渠首泵站设计流量2.48 m3/s，设计扬程7.46 m。

本次可研经计算，利用三合排水站(设计流量3.4 m3/s)为三合灌区补水，可以满足灌区设计流量要求，且可减少提水扬程，可节省泵站年运行费用约6万元。目前，在国家大型泵站更新改造资金没有到位前，三合灌溉泵站带病运行，灌区水量不足，无法达到设计灌溉面积，影响产量和效益，近期建成三合排水闸站不但可满足城市防洪排水要求，还可解决三合灌区灌溉水源问题，一举两得。而且现有的三合抽水站不需要拆除重建，只在三合排水闸处新建双向的排水(兼灌溉)泵站即可，该项目利用国家大型泵站更新改造资金较有利。

经上述分析比选，本次规划东城区排水出口推荐采用自排和强排相结合的方式修建三合排水闸站，设计自排流量26.6 m3/s，强排流量3.4 m3/s，排水泵站兼顾灌溉任务，该排水闸、站在近期一次建成，尽早发挥效益。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省宁安市滨水城市建设水利工程规划报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2011.

［2］中华人民共和国水利部.GB50288—99灌溉与排水工程设计规范［S］.北京:中国计划出版社，1999.

［3］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省宁安市渤海泵站更新改造工程可行性研究报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2010.