背山面海型城市防洪排涝工程措施——以连江县大官坂涝区整治为例

张贻典

（福建省建江水利水电设计咨询有限公司，福建 福州 350001）

大官坂垦区位于福建省福州市连江县东北部，罗源湾南部，北面临海，滩地成椭圆形，东起坑园的门边，西至官坂的虎倪，始建于1978年，由13个岛屿、14条堤段联结而成。大官坂垦区内排涝体系尚不完善，排涝标准较低，加快区域内河道、海堤、滞洪区、挡潮排涝闸等工程措施建设，完善可门经济区防潮排涝设施体系，补强水利短板，促进开发区经济社会的可持续性发展，对本区域进行综合整治势在必行。

1 大官坂涝区概况

经济区原场地基本为水产养殖区，以大官坂围垦淤泥滩涂为主，随着经济区填方造地工程迅速展开，水域面积减少，近年来，洪涝灾害时有发生。经济区属中亚热带海洋性季风气候，台风频繁出现，台风带来的降雨雨量大，南面靠山，北临罗源湾，区内河流短促，上游坡度较陡，汇流速度快，产生的山洪大部分迅速汇流入下游平原区的天然河流；下游河道平缓，岸线蜿蜒曲折，断面宽窄变化剧烈，部分河段被隔断，行洪不畅，现状河道行洪能力不足。当洪水期遭遇下游高潮，即潮、洪遭遇时，则河道水位剧涨，洪水流速缓慢，水闸排泄不快，大水泛滥，造成下游两岸受淹，加剧了经济区的洪涝危险程度。

2 大官坂涝区防洪排涝工程现状

大官坂防潮排涝范围西起虎头山，东至獭屿，原有河道官坂溪、文山溪、下园溪、下坑溪、坑园溪、象纬溪、颜岐溪等。片区防潮标准采用50年一遇，截洪沟防山洪标准采用10年一遇，排涝标准采用10年一遇涝水不漫溢。现有大官坂片总集水面积72.0 km2，以纵三路为界分东西两涝片，其中西区青屿涝片集水面积46.0 km2，东区獭屿涝片集水面积26.0 km2。项目区流域现有2座小（Ⅰ）型水库，3座小（Ⅱ）型水库，总控制流域面积11.2 km2，总库容381.1万m3，由于这些水库调洪能力有限，出于偏安全角度考虑，防洪排涝时不考虑其调洪作用。

2.1 内河工程

西区涝片主要内河有官坂溪及其支流、文山溪、下园溪及其支流，东区涝片主要内河有下坑溪、坑园溪及其支流。各溪流原通过滩涂养殖场内的水道汇入青屿或獭屿海堤前的水域，经水域调蓄后在外海潮位较低时通过现有青屿水闸或獭屿水闸排入罗源湾。见表1。

表1 大官坂片区主要河流流域特征参数表 km2

2.2 堤防工程

大官坂海堤为围垦堤，工程包括13座岛屿、14段海堤，总长5 680 m，始建于1978年，建成以来，进行了多次加固，最近一次是2014年，完成加固堤长4 km，堤防防潮标准达50年一遇。海堤加固内容为：①海堤内外侧抛石压载；②堤身灌浆；③防浪墙加固；④堤面整治；⑤护坡翻砌、顺砌；⑥白蚁防治。

2.3 水闸工程

片区排涝主要依靠位于大官坂海堤上的青屿8孔闸、獭屿5孔闸等5座水闸，5座水闸闸门总净宽92m。青屿水闸、獭屿水闸已运行30多年，在防洪、排涝等方面取得了较大的经济效益和社会效益，促进了本地区工农业生产的发展。由于受当时建设条件的制约，现状水闸防洪标准和结构安全不能满足经济开发区的要求。见表2。

表2 大官坂涝片现状排涝水闸规模表

2.4 存在问题

1）经济区靠山临海，区域台风频繁，台风降雨量大，同时，区内河流短促，河道蜿蜒曲折，断面萎缩，现状河道行洪能力不足，易形成内涝。

2）东西两涝片河道及水域连通情况较差，被养殖场、纵三路隔断，造成下游排洪不通畅。

3）经济区地块竖向标高较低，地面高程多为2.0～2.5 m，当洪水期遭遇罗源湾高潮，河道水位剧涨，洪水流速缓慢，水闸排泄不快，造成下游两岸受淹，加剧经济区的洪涝。

4）现有的青屿水闸、獭屿水闸鉴定为四类闸，工程存在严重安全问题。

3 大官坂涝区整治总体方案

根据大官坂涝区现状的地形、水系条件，结合经济开发区的总体规划、道路土地竖向规划，按照“分区排涝、高水高排、排蓄结合、自排为主”的原则进行治涝工程体系布置，突出区域防洪排涝安全的基本要求，在开发区上部沿山体布置5条截洪沟拦截山洪。在中部平原区分东西两片，设置“五纵三横”的河网，拓宽整治中部河道。在涝区下部，大官坂海堤和沿湾大道之间，设置东西两片蓄滞洪区及连通桥涵。在滞洪区出口，改扩建现有的青屿水闸、獭屿水闸，满足片区排涝的同时，解决青屿水闸、獭屿水闸四类闸的安全问题。

4 水闸改扩建规模

由于大官坂涝区水闸的泄流能力与上下游来水情况、闸上滞蓄洪区及内河的蓄水能力、闸下潮汐的涨落变化有关，拟通过排涝要求确定水闸改扩建规模。水闸起排水位根据地形、地势、潮位等条件确定，蓄滞洪区周边的竖向设计高程为2.0 m，闸前最高内涝水位为1.0 m，蓄滞洪区的底高程为-3.0 m，考虑汛期排涝要求，水闸起排水位拟定为-1.50 m，闸底高程与现有水闸闸底高程-3.0 m保持一致。水闸运行调度方式为：汛前抓紧时机开闸排水，腾空库容至起调水位-1.5 m。当外海水位高于内涝水位时，水闸关闭，反之，开闸泄洪。

西区涝片现状青屿水闸（40 m）、虎爪水闸（9 m）两座排水水闸总净宽为49 m，东区涝片现状獭屿水闸（25 m）、金牌水闸（6 m）、逐屿水闸（12 m）3座排水水闸总净宽为43m。通过调蓄计算，西区涝片在青屿水闸闸宽规模达到50 m时，最高内涝水位均为0.62m；东区涝片在獭屿水闸和金牌水闸总闸宽规模分别为25m和60m时，最高内涝水位均为0.95 m，取过闸水位差0.3 m，水闸过流能力为576 m3/s，东区涝片总水闸净宽规模为43m时（逐屿水闸根据项目区实际情况，不参与排涝），水闸过流能力为404m3/s，均能满足涝片削峰要求。见表3。

表3 规划排涝水闸水力计算成果表

5 水闸改扩建方案

5.1 水闸改扩建比选方案

闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近，且闸址泓滩冲淤变化小、上游河道有足够蓄水容积，同时考虑地形地质条件、施工导流、工程投资等条件。

东区涝片在改扩建水闸时，有四种布置方案：方案一，在大官坂3#海堤獭屿水闸原址，将净宽25 m的旧闸拆除扩建为40 m的新闸；方案二，在大官坂0#海堤，将净宽6 m的金牌水闸拆除改扩建为净宽40 m的新闸；方案三，在大官坂0#海堤附近的金牌岛新建40 m净宽的新闸；方案四，原址重建25 m净宽的獭屿水闸，将净宽6 m的金牌水闸拆除扩建为15 m净宽的新闸。

5.2 地形、地质条件

旧獭屿水闸位于大官坂片区东侧3#海堤上，紧邻2#海堤，2#、3#海堤轴线在平面上呈150°角，水闸西扩场地局促，两侧堤岸稳定。海堤堤顶高程8.0～8.8 m，外海高程-7.0～-3.0 m，堤内地面高程约-3.0 m。旧獭屿水闸由东向西，闸基础由弱风化花岗岩发展成为强风化花岗岩，特别是西侧两孔基础花岗岩较为破碎，水闸运行以来多次淘刷，岩石完整性较差。由于旧水闸未设置消能设施，外海护坦外侧冲刷严重，最大冲坑深度在闸基面以下4.0 m。

金牌水闸位于大官坂片区中部0#海堤上，西侧为金牌岛，东邻申远集团新材料码头。海堤堤顶高程7.6～8.5 m，外海高程-4.5～0 m，堤内地面高程-2.5～-1.4 m。水闸闸室段岀露的地层为素填土，厚1.3～3.2 m，下伏弱风化花岗岩，闸室地基位于弱风化花岗岩之上，透水率1.73～5.82 Lu，属弱透水层，工程地质条件好，节理、裂隙以北西向为主，产状主要为N45°～60°W，NE∠25°～50°，节理面多闭合，少数微张，充填岩屑，对水闸基础及开挖边坡影响不大。

5.3 施工导流

方案一施工时，在旧獭屿水闸修筑内、外两道土石围堰，封闭施工，利用金牌水闸导流施工期东区涝水。外海围堰基础为淤泥，且存在较大的冲刷坑，围堰填筑工程量及难度较大，导流的金牌水闸净宽仅6.0 m，施工期遭遇涝灾风险较高。

方案二施工时，在金牌水闸修筑内、外两道土石围堰，封闭施工，利用獭屿水闸导流施工期东区涝水。外海围堰基础也为淤泥，导流的獭屿水闸净宽25.0 m，施工期导流压力较小。

方案三施工时，在金牌岛东侧修筑一道内港围堰与山体闭合，开挖山体修筑新闸，可以同时利用金牌水闸、獭屿水闸导流，对涝区不造成影响。位于山脚侧的内港围堰地质条件较好，围堰高度较外海围堰大大降低，导流工程费用优势明显，筑闸难度、度汛风险较小。

方案四施工时，由于金牌水闸、獭屿水闸属于同一涝区的排涝建筑，为了保证涝片在水闸施工期间的防洪排涝安全，两闸改扩建不能同时进行，还需要修筑四道土石围堰，导流工程耗资较大。

5.4 工程投资方案比选

方案一，獭屿水闸西扩地质条件变差，场地受地形制约，水闸施工导流围堰填筑工程量及实施难度较大，施工期遭遇涝灾风险较高。同时，水闸改扩建影响周边铁路，需要进行涉铁项目管理，增加投资，建设程序较为繁琐，工程总投资约3 750万元。方案二，水闸扩建地质条件较好，但外海围堰实施难度及投资较大，工程总投资约3300万元。方案三，工程地形地质条件优越，导流方案优势明显，施工期导流压力、度汛风险小，工程总投资约2 800万元。方案四，两闸分建，主体工程投资、导流工程投资最大，施工难度、导流压力及度汛风险高，工程总投资约4 450万元。经过比选后推荐方案三，利用西区涝片獭屿水闸迁址金牌岛进行改扩建。

6 结 语

大官坂涝片防洪（潮）排涝工程建成后，其排涝体系包括：开发区上部沿山体布置的5条高排截洪沟，在中部平原区分东西两片设置“五纵三横”的河网，在涝区下部和河流交汇处布置的东西两片蓄滞洪区、连通桥涵、6处景观湖泊，在大官坂海堤上布置的青屿水闸、虎爪水闸、獭屿水闸。工程实施后应成立专门的防洪排涝管理机构，负责经济区内排涝工程措施的日常维修养护、水情测报、河道管理等工作，确保工程安全运行，促进开发区经济社会可持续发展。