常州市钟楼区邹区集镇片区防洪除涝研究

丁明华

摘 要：通过对邹区集镇片区河道疏浚，在河口新建节制闸、泵站工程，大大缓解了片区的洪涝灾害，为类似受涝片区的防洪除涝治理提供成功建设经验；通过水动力学模型模拟计算，提前对新建节制闸、泵站规模合理性做出分析预测，分析表明，邹区集镇片区防洪除涝工程总体布置可以满足区域防洪除涝需求。

关键词：防洪除涝 水动力模型 总体布置

常州市邹区镇位于常州市西部，镇区临近大运河扁担河，区域水位受外河影响明显，大运河水位对镇区的防洪排涝有着重要的影响。邹区镇过去排涝运行遵循“自排为主，抽排为辅”的原则，雨水经产汇流后，经小河道自排进入大运河或扁担河等骨干河道，再通过河口闸门控制抢排至长江。2015年以后，大运河邹区段下游钟楼闸参与流域防洪调度，位于钟楼闸上游的邹区段大运河水位上升，高于邹区镇北部地区地坪标高。邹区镇原有的自排模式不再适用，排涝能力将不能满足要求，必须提高镇区在外河高水位条件下的强排能力。本文即是针对邹区镇新形势下的防洪排涝进行研究分析。

1.工程任务和内容

目前，镇区的排洪除涝的突出问题为汛期利用内外和水位差抢排区内涝水，但遇大运河持续高水位时，区内涝水无法自排，需通过泵站强排，而区域泵站抽排能力还远没达到要求。本次在镇区外河大运河扁担河河口设置5座闸站，增强镇区河道的强排能力，完善了镇区的排涝体系。

主要工程任务和内容有以下三点：

（1）健全河网水系布局。对镇区的骨干河道鹤溪河以及镇区内的堵点进行疏浚，通过疏通河道增强河网水系布局。

（2）完善排涝体系。在镇区河口设置5座闸站，完善镇区排涝体系。规模如下：

鹤溪河东泵闸和鹤溪河西泵闸，节制闸口门净宽8m，排涝泵站流量20m3/s。

官渎河水闸，节制闸口门净宽6m。

塘夏支河泵闸和钱家浜泵闸，节制闸口门净宽2m，排涝泵站流量2m3/s。

2.工程总体布置

邹区镇集镇片区范围与外部连通水系通路主要有东、西、北三个方向：

本方案主要对东西两侧的排水通路设计方案进行控制。排涝路径为：

（1）鹤溪河作为区域排涝主干河道，当发生5年一遇设计暴雨时，主要向东侧排入大运河，再行北排进入长江；当发生20年一遇设计暴雨时，则同时向东侧大运河和西侧扁担河排放涝水；

（2）区域其它支河，鹤溪河以北汤家浜、官渎河、蒋泗塘等河道内涝水均向南排入鹤溪河，鹤溪河以南岳津河等河道内涝水小部分经塘夏支河排入大运河，大部分向北排入鹤溪河，经鹤溪河排入外河；

（3）钱家浜汇水区域较为独立，设计其直接排入大运河。对于邹区镇排涝规模以及相关平面布置，采用先根据区域排涝模数初步估算，后利用水动力模型进行复核优化的方法。

3.总体布置规模论证

3.1 泵站排涝规模论证

本方案采用城镇排涝模数为 2.9m3/s/km2。

邹区镇集镇汇水分区范围为14.77km2，根据城镇排涝模数和汇水面积，估算其排涝规模为42.83m3/s。

3.2水闸规模论证

（1）清淤通航要求。为方便清淤船只通航，闸门宽度不宜小于6m。

（2）单宽流量。在我国一般采用的水闸单宽流量为5～30m3/s，表1为江苏省对不同闸基土壤选用的单宽流量的经验值。在砂砾石低级上可以取更大的单宽流量。

鹤溪河东闸工程和鹤溪河西闸工程闸基土壤均为②4层粉质粘土，单宽流量取5m3/s，经模型计算，水闸最大过闸流量15m3/s，闸宽不宜小于3m。

官渎河闸闸工程闸基土壤为③2层粘土，单宽流量取12m3/s，经模型计算，水闸最大过闸流量15m3/s，闸宽不宜小于1.5m。

钱家浜工程闸基土壤为③2层粘土，单宽流量取12m3/s，经模型计算，水闸过闸流量5m3/s，闸宽不宜小于0.5m。

3.3泵站控制水位论证

选择启泵水位和停泵水位组合所采用方法和原则如下：

选用启泵水位和停泵水位组合，应保证河道排涝最高水位不超过排涝控制水位5.40m（上表加粗部分数据）；

为防止排涝过程中内河水位波动较大对河道产生冲刷，启泵水位和停泵水位不宜相差太大；

综上所述，本方案以50cm作为启泵水位和停泵水位的水位差参照（上表阴影部分数据）；

规划河道调蓄能力条件下，根据不同调度方案，满足上述要求的调度规则为：

方案一：避免频繁启闭泵站方案。该调度规则下当外河水位超过警戒水位4.30m时，关闭闸门，当同时内河水位超过启泵水位4.50m时，开启泵组，降低内河水位至4.0m关闭泵站，最高排涝水位为5.27m。

方案二：控制水位优先方案。该调度规则下：当外河水位超过警戒水位4.30m时，关闭闸门，当同时内河水位超过启泵水位4.50m时，开启部分或全部泵组，维持内河水位为4.4～4.5m，内河最高排涝水位为5.27m。

3.4排涝泵站布局

针对鹤溪河闸泵工程规模配置，为确定最为经济有效的排涝方案，在规划河道调蓄能力条件下，分别设计以下两种配置布局方案，通过水动力模型计算其沿程水位和流速分布情况后进行对比。

“20-20”排涝泵站布局采用的工程布置为：鹤溪河东泵闸泵站和鹤溪河西泵闸泵站规模均为20m3/ s，闸宽均为8.0m；官渎河挡水闸闸宽6.0m；塘夏支河泵站规模为2m3/ s；钱家浜泵闸规模为2m3/s，闸宽2.0m；“15-25”排涝泵站布局采用的工程布置为：鹤溪河东泵闸泵站规模为25m3/s，闸宽8.0m；鹤溪河西泵闸泵站规模为15m3/s，闸宽8.0m；官渎河挡水闸闸宽6.0m塘夏支河泵站规模为2m3/s；钱家浜泵闸规模为2m3/ s，闸宽2.0m。

3.5泵站布局及调度方案选择

邹区镇镇区遭遇20年一遇24小时暴雨条件下，模拟计算排涝过程的内河最高水位见下表2。

两种方案中，排涝过程内河最高水位都不超过内河控制水位，满足排涝标准要求。

4.结论

邹区镇泵闸工程采用“20-20”排涝布局配合“控制水位优先”的调度方案二，作为推荐方案组合。结论如下：

（1）工程规模。邹区镇镇区区域除涝及水环境整治工程规模为：鹤溪河东泵闸泵站和鹤溪河西泵闸泵站规模均为20m3/s，闸宽均为8.0m；官渎河挡水闸闸宽6.0m；塘夏支河泵站规模为2m3/s；钱家浜泵闸规模为2m3/ s，闸宽2.0m。

（2）建议调度方案。在邹区镇河道按规划整治拓宽后，调度规则为：当外河水位超过警戒水位4.30m时，关闭闸门，当同时内河水位超过启泵水位4.50m时，开启泵组，维持内河水位在4.4～4.5m之间，直至外河水位回落。

在邹区镇河道尚未整治時，调度规则为：当外河水位超过警戒水位4.30m时，关闭闸门，开启泵组，降低内河水位至4.0m关闭部分泵组，此后维持内河水位在3.9～4.0m之间，直至外河水位回落，期间鹤溪河东、西泵闸可开启全部泵组共44m3/s排涝。该调度方案下可以满足排涝标准要求。

参考文献：

[1]郑宝强，窦明。水闸调度对河流水质变化的影响分析[J].环境科学与技术，2012. 35（2）：14-18.