宁波市中心城区泵站布局方案的改进

2015-12-31金德钢

浙江水利科技 2015年1期

金德钢

(宁波市水利水电规划设计研究院，浙江宁波 315192)

1 问题的提出

根据宁波市的自然地理特点，该市市区平原被甬江、奉化江、姚江自然分割成3块，其河网分属鄞东南 (上游江口西坞平原)、鄞西、江北镇海3大水系，各个水系之间由于存在外江感潮河道，基本处于分割独立状态，干流河道除姚江河口有闸阻咸外，甬江、奉化江均为感潮河道［1］。

姚江干流出口建有姚江大闸，上游建有蜀山大闸。奉化江上游剡江建有萧镇橡胶坝，东江、县江、鄞江均建有闸坝挡排水。奉化江干流、甬江干流沿岸建有众多的沿江平原排涝闸。

宁波中心城区主要位于鄞东南、鄞西和江北镇海平原。鄞东南片主要分布有江东区、鄞州区、高新区和东部新城，为宁波市政治经济文化中心。

2012 年“海葵”台风、2013年“菲特”台风，雨量大，潮位高，平原区淹没时间长，奉化江沿江水闸台风过程中几乎没有排水时间，给宁波市造成了巨大的经济损失，也引起各级有关部门的重视和反思。

本文通过对干流实测水位过程和分布，分析泵闸间排水的相互影响关系和排涝泵站规模和布设的合理性，以求合理的流域泵站工程布局方案，供修编流域规划参考。

2 流域规划泵站设置情况

泵站系统作为平原排水系统的重要组成部分，在历次规划中都非常重视。根据《甬江流域防洪治涝规划》规划，鄞东南平原沿甬江和奉化江共布置泵站9座，总流量480m3/s;鄞西平原沿奉化江和姚江共布置泵站7座，总流量213m3/s;江北镇海平原沿姚江、甬江以及出海口共布置8座，总规模164m3/s。这些泵站在选址上充分考虑了与其配套的排水系统建设，都位于平原排水干河的出口，为了保障中心城区的防洪排涝安全，将规模较大的泵站尽量布置在城郊，使中心城区除自身产水之外的洪涝水尽快在进入中心城区前，通过排水系统排至外江，以缓解中心城区的防洪排涝压力。中心城区规划泵站布置见图1。

图1 中心城区规划泵站布置图

3 2场台风对防洪排涝系统的影响

甬江流域综合规划只是提出超标准洪水泵站布置总规模，未进行具体布局，而甬江流域防洪排涝规划对泵站布局进行专题研究，主要考虑河道输水的匹配性，选址落地的可能性，直接将泵站布局在骨干河道出口，分析计算出各泵站排水时间和水量，但未深入分析研究泵闸排水间相互影响。此次研究结合2场台风洪水的实际情况，通过干流水位过程分析闸泵排水间的相互关系，提出泵站布局的合理调整。

干流水位的高低过程对平原和干流排水能力影响极大，历次规划均未对干流水位过程对流域防洪排涝进行深入研究，一味相信一维河网非恒定流模型［2］计算的成果，对计算过程从未有人进行深入研究，尤其是对排涝泵站位置和规模对整个流域排涝的影响。干流水位一方面受自然潮水位影响，另一方面受到奉化江干流洪水和水闸排水的影响，尤其是受姚江大闸排水影响。姚江大闸的排水填低潮位直接决定了宁波三江口水位，导致整个奉化江水位上抬。

3.1 “海葵”台风期间干流及闸上水位分析

2012年08 月06 —12 日，三江干流洪潮最高水位基本达2.50m以上，各水位站基本情况见表1。

表1 各水位站基本情况表

北渡站最高水位2.98m，超保证水位达34h，但超该段奉化江两岸平原保证水位2.00m达94h，致使两岸水闸无法开启排水;澄浪堰站最高水位3.08m，超保证水位达3h，但超该段奉化江两岸平原保证水位2.00m达94h，致使两岸水闸无法开启排水;镇海站最高水位3.09m(超过20a一遇设计高潮位)，虽仅超保证水位3h，但高水位持续时间 (按2.00m计算)达19h，致两岸平原涝水外排困难;姚江闸下最高水位3.13m，持续的高潮位顶托姚江大闸排水，致使姚江上游余姚、丈亭站高水位超保证水位持续时间达40h以上 (见图2～3)。

3.2 “菲特”台风期间干流及闸上水位分析

2013年10 月05 —15 日，三江干流洪潮最高水位基本达2.50m以上，各水位站基本情况见表2。

表2 各水位站基本情况表

北渡站最高水位3.38m，超保证水位达86h，但超该段奉化江两岸平原保证水位2.00m达148h，致使两岸水闸无法开启排水;澄浪堰最高水位2.88m，超保证水位达4h，但超该段奉化江两岸平原保证水位2.00m达114h，致使两岸水闸无法正常开启排水;梅墟、镇海站最高水位2.68m(超过5a一遇设计高潮位)，高水位持续时间 (按2.00m计算)才23h，水闸可正常启闭，平原涝水可正常外排;姚江闸下最高水位2.92m，持续的高潮位顶托姚江大闸排水，致使姚江上游余姚、丈亭站高水位超保证水位持续时间达95h以上。

“海葵”、“菲特”台风干流水位过程线与干流相应闸上水位过程线见图4～5。

图2 2012年08月“海葵”台风干流水位过程线图

图3 2012年08月“海葵”台风干流相应闸上水位过程线图

图4 2013年10月“菲特”台风干流水位过程线图

图5 2013年10月“菲特”台风干流相应闸上水位过程线图

3.3 干流水位与排涝影响分析

通过以上数据分析，奉化江澄浪堰断面以上受洪水控制影响严重，菲特期间超过2.00m以上水位达到114h，北渡更是达到148h，闸排时间及其有限，而梅墟闸基本上与镇海潮位过程同步，水闸排水基本上不受台风影响。梅墟～澄浪堰之间水闸排水受台风影响，候潮排水时间大大减少，但尚能每潮排水。

4 泵站选址对平原排涝的影响分析

4.1 设置泵站的目的

泵站设置的目的是在水闸在遇到外江顶托闸门不能发挥作用时，启用泵站排水，它是弥补水闸排水不足而采用的工程措施［3］，泵站工程一方面可解决外江外海顶托闸门排水不畅的问题，另一方面可替代大规模新开河道方案，同时还可应对城市面积进一步扩大，下垫面条件变化较大等问题，具有一定的可持续性。

选址合理与否直接影响区域排涝水平，按照甬江流域防洪排涝规划，甬江流域共设置1125m3/s沿奉化江、姚江、甬江布设的强排泵站。其中中心城区的鄞东南平原、鄞西平原、江北镇海平原分别设置 480，213，164m3/s［4-5］。

强排泵站分布与河道排水方向密切相关，流域规划将强排泵站分为2类［5］。

4.2 泵站选址合理性分析

流域防洪治涝规划对选址也进行过初步分析，余姚、江北、奉化、鄞西泵站由于处于流域中上游，选址对水闸排水影响不大，鄞东南、镇海平原泵站选址对水闸排水影响相对较大，尤其是鄞东南平原，合理的泵站选址对水闸和整个平原排涝影响极大，故此次主要集中分析鄞东南片泵站选址的合理性，供以后规划调整参考。流域规划原则是在泵站总规模论证的基础上，根据“山区洪水、农田涝水尽量不进城”的治理思路，进行泵站布局。但实际布局中最后并未完全按此原则，而是按照排水系统过流匹配的原则进行。

流域规划鄞东南片泵站主要分布在甬江干流和奉化江干流。甬江主要集中布置在王家洋、界牌、甬新闸和印洪，奉化江主要有庙堰、铜盆浦、道士、楝树、张家。规模分别为40，150，120，30，30，50，20，20，20m3/s。

根据甬江流域防洪治涝规划，沿甬江排涝水闸和泵站排水情况见表3，沿奉化江排涝水闸和泵站排水情况见表4。

表3 沿甬江排涝水闸和泵站排水情况表

表4 沿奉化江排涝水闸和泵站排水情况表

由表3、4可知，沿奉化江泵排水量与闸排水量基本一致，闸排时间明显小于甬江干流，而沿甬江泵站规模达到340m3/s，排水仅2604万m3，沿甬江排水总能力为17951万m3，而无泵站时沿甬江闸排能力也能达到17062万m3，泵站实际贡献排水量仅889万m3，只需100m3/s左右，而奉化江泵站规模仅140m3/s，排水能力也基本达到2366万m3，沿奉化江排水总能力为6791万m3，而无泵站时沿奉化江闸排能力只能达到5943万m3，泵站实际贡献排水量为848万m3，在泵站规模相差2倍以上的情况下，奉化江泵排能力与沿甬江泵排能力接近。尤其像“菲特”台风情况，奉化江水闸有114～148h无法排水情况下，与流域规划闸排时间相差很大，泵站更能发挥作用，而甬江沿岸水闸只有22h左右受潮位影响不能排水，需泵站辅助排水，与流域规划泵站排水基本接近。

根据“海葵”、“菲特”台风实际，奉化江在现状情况下台风期间排水时间极其有限，必须加大泵站规模的配置，如果奉化江泵站规模达到340m3/s，奉化江相应泵站排水将增加至6000万m3，可以弥补沿江水闸无法排水的困扰，同时可降低姜山、云龙、鄞州中心区涝水位，降低洪涝损失。减少甬江沿岸泵站规模至100～140m3/s，不会对沿甬江排水产生明显影响。

同理，对江北镇海泵站设置也提出原则性修改意见，减少直接排海和排入甬江下游泵站规模，加大江北入姚江、甬江的泵站规模。