秦庄水库泄洪道改道工程区域洪涝排除方案比选分析

刘伟时

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏扬州 225000）

0 引言

随着城市建设的不断发展，城市内涝已严重制约城市经济社会健康可持续发展[1-5]。为此，在新的形势下，建立优良的城市防洪排涝体系已变得越发重要[6-11]。

由于宁淮城际铁路建设的影响，导致天长市区域水系布局发生变化，现状及原城市防洪规划水系布局难以满足宁淮城际铁路建设对天长市防洪除涝安全的需求。因此，为适应天长市城市基础设施建设，保障城市防洪排涝安全，支撑区域经济社会健康可持续发展，急需对G345 以南的水系布局进行调整，优化并配套建设撇洪、排涝等工程设施，完善天长市防洪除涝体系。

本文结合天长市秦庄水库泄洪道改道工程的实际情况，提出了该工程区域洪涝的多种排涝方案，并对各排涝方案进行对比分析，选取最优排涝方案对天长市秦庄水库泄洪道改道后产生的洪涝进行排除。

1 工程概况

天长市秦庄水库泄洪道改道工程一方面解决排水通道拦截后岗地洪水及低洼地涝水排除问题；另一方面防止秦庄泄洪渠洪水进入城区，减轻城区防洪除涝压力，并适应城市建设对水系、用地布局提出的新要求。该工程任务为在秦庄水库泄洪渠与小新圩排涝沟截断后，有组织地将两部分来水排除，并于城区以外节点入禹王河干流。工程具体概况如下所示。

秦庄水库为不在册小（2）型水库，坝址控制来水面积约3.3km2，坝顶高程13.5m，正常蓄水位12.5m，兴利库容约11.7 万m3。笔者分析认为该水库库容系数较小，洪水调节能力较弱。

秦庄水库泄洪渠为秦庄水库来水下泄通道，水库以下区间承接东北侧徐庄大冲侧面来水。该渠未经整治，断面较不规则，河底高程9.5~10.0m，河道比降1/1500~1/2000，经复核过流能力满足水库下泄要求。

禹王河属新白塔河二级支流，流域面积74km2，其中上游高峰水库坝址控制流域面积25km2，河道全长11.5km。南河道现状底宽10~20m 不等，河底高程4.8~6.4m，河道比降约1/1500~1/2000。

小新圩排涝沟为秦庄泄洪渠与禹王河之间洼地排涝大沟，全长约1.8km，汇水总面积约1.9km2，其中城区排涝面积0.8km2，农圩排涝面积1.1km2。南外环以南段长约0.8km，断面较为规整，现状底宽约8m，沟底高程5.5~6.5m，沟底比降1/1500~1/2000。

秦庄撇洪沟实为禹王河上游一条较大支流，自秦庄节点封闭作为秦庄、曹庄、杜庄等村组洼地（小新圩）的撇洪沟道，集水总面积约16.4km2，河道全长约5.9km，作撇洪沟段长约1.0km。

工程防洪排涝保护范围为秦庄、曹庄、杜庄等村组洼地（小新圩），总面积约1.0km2。秦庄水库泄洪渠拦截后，其水库坝址以上来水及岗地侧面来水将汇入上述保护范围一并排除。洪涝水排除总面积为5.3km2。其中城区范围2.7km2来水经雨水出口汇入秦庄水库。工程保护范围及洪涝水排除范围示如图1 所示。

图1 工程保护范围及洪涝水排除范围

2 洪涝排除方案

经地形与汇流条件分析可知，秦庄水库泄洪渠改道后区域洪涝水可采取以下两种排除方案。

（1）高水高排方案：秦庄水库及泄洪渠区间来水通过泄洪渠改道，沿国道G345 南侧新建排水沟，自排入禹王河，小新圩内涝水则利用排涝闸站自排抽排结合入排水沟，而考虑到涝水通道形式，该方案可衍生出明渠、箱涵两种子方案。

（2）混排方案：秦庄水库及泄洪渠区间来水经秦庄泄洪渠改道后入小新圩，经槽蓄后会同圩内涝水一并排除，排涝方式为自排、抽排结合，且以抽排为主，而考虑到圩内现有排涝沟利用，该方案可衍生出新建排涝沟、利用现有排涝沟两种子方案。

按常规布置原则及思路，防洪排涝工程布局应尽量采取高水高排策略，不仅可减小抽排工程规模，还可节约建后运行、管护费用。而对于本工程，考虑到占地、投资、空间布置、对现有基础设施影响等因素，需进行多方案比选，以确定最优洪涝排除方案。综合以上分析，参与比选的洪涝排除方案有以下4 种。

2.1 方案一：明渠高水高排方案

采用明渠改道。沿国道G345 南侧新建排水沟，秦庄水库及泄洪渠区间来水自排入禹王河，小新圩内涝水利用排涝闸站自排抽排结合入排水沟。

主要规划参数：排水沟采用20 年一遇撇洪沟标准，底高程考虑圩内自排，采用5.1~6.1m，按洪峰流量（35.8m3/s）及秦庄泄洪渠现状堤顶高程复核断面底宽采用5m，边坡1:2.0；堤防考虑城市防洪要求，与禹王河堤防规划标准衔接，设计洪水位采用禹王河20 年一遇洪水位碰20 年一遇洪峰和禹王河50 年一遇洪水位碰10年一遇洪峰取外包线，为11.84~11.85m，超高采用1m，则堤顶高程12.84~12.85m；排涝闸站仅排圩内涝水，排涝标准采用10 年一遇，设计抽排流量0.8m3/s，自排流量9.4m3/s。

主要建设内容：新建穿路箱涵，断面尺寸为2 孔5.0m×2.5m；新建排水沟及两岸堤防，全段护砌，堤顶高程为12.84~12.9m，新建堤顶防汛道路2.0km；新建交通桥3 座，桥面板设计总跨长40m，净宽5.0m；新建排涝泵站，装机80kW；国道G345 沿线垫地及排水处理。

2.2 方案二：箱涵高水高排方案

采用箱涵改道。沿国道G345 南侧新建箱涵，将秦庄水库及泄洪渠区间来水自排入禹王河，小新圩内涝水利用排涝泵站抽排。

主要规划参数：行洪输水箱涵洪水标准采用10 年一遇，设计洪峰流量19.8m3/s；排涝闸站仅排圩内涝水，排涝标准采用10 年一遇，设计抽排流量0.8m3/s，自排流量9.4m3/s。

主要建设内容：新建行洪输水箱涵，断面尺寸为2孔4.5m×2.5m；水塘地形整理；新建排涝泵站，装机80kW。

2.3 方案三：新建排水沟混排方案

新建排水沟。沿国道G345 南侧新建排水沟，纳泄洪渠与小新圩排涝沟来水，混合槽蓄后入禹王河，沟口新建自排闸与排涝泵站。

主要规划参数：排水沟采用10 年一遇标准，底高程考虑圩内自排，采用5.1~6.0m，按洪涝水叠加后洪峰流量（29.1m3/s）复核断面底宽采用8m，边坡1:2.0，设计涝水位7.70~8.23m，不设防；排涝闸站按洪涝混排考虑，排涝标准采用10 年一遇，设计抽排流量8.8m3/s，自排流量10.6m3/s。

主要建设内容：新建穿路箱涵，断面尺寸为2 孔3.8m×1.8m；新建排水沟并护砌；新建连通穿堤涵，断面尺寸为2 孔4.5m×2.5m；新建桥梁，桥面板设计总跨长20m，净宽5.0m；新建排涝闸站，总装机720kW。

2.4 方案四：利用现有排水沟混排方案

利用现有排水沟。将泄洪渠来水改道入排涝干、支沟，混合槽蓄后终入秦庄撇洪沟，沟口建自排闸与排涝泵站。

主要规划参数：排水沟采用10 年一遇标准，底高程考虑圩内自排，采用5.5~6.1m，按洪涝水叠加后洪峰流量（29.1m3/s）复核断面底宽采用8m，边坡1:2.0，基本维持现状断面，设计涝水位7.70~8.25m，不设防；排涝闸站按洪涝混排考虑，排涝标准采用10 年一遇，设计抽排流量8.8m3/s，自排流量10.6m3/s。

主要建设内容：新建穿路箱涵，断面尺寸为2 孔3.8m×1.8m；扩挖整治排涝干沟、支沟；新建连通穿堤涵2 座，断面尺寸均为2 孔4.5m×2.5m；扩挖整治秦庄撇洪沟（增加自排概率）；新建排涝闸站，总装机720kW。

3 方案比选

为比较四种排涝方案的优劣，分别从技术角度和经济角度进行综合比较分析。四种方案投资比较如表1所示。

表1 四种方案综合比较 单位：万元

方案一和方案二均为高水高排方案，方案三和方案四均为混排方案。

（1）将两种高水高排方案进行对比。从技术角度看：方案一需抬高地面高程且两岸筑堤，存在国道G345 排水受阻、国道G345 右岸狭长带凹地垫高、村村通主干道交叉衔接处理等多方面制约因素，实施难度大；方案二利用箱涵行洪，可避免切割地形、影响已建基础设施，汇水条件好、空间布置形态好，实施难度相对小，但涉及穿越水塘及地形整理，且后期维护、检修困难；总体来看，方案一更为常规，从技术角度看方案一略优。从经济角度看：方案一新筑堤防、且沿线需垫地抬地、布置护堤地，工程占地大，且涉及国道G345 排水及已建道路处理，工程投资较大；方案二新建箱涵长度达1km，填塘及地形处理难度大，且混凝土工程体量大，较方案一投资更大，且后期运行维护成本相对高；从经济角度看方案一较优。由此可知，高水高排方案中，方案一较好。

（2）对两种混排方案进行对比。从技术角度看：方案三沿路布置，岸线规整，空间形态好；分析内外河水位组合条件，方案三洪涝水承泄区为禹王河，自排条件更优，后期运行管护成本低；另一方面圩内地形南高北低，排涝时效性更好；从技术角度看方案三更优。从经济角度看：据工程规模及方案布置，两方案总投资相差不大，差值主要为占地投资差异；方案三投资略大于方案四，但考虑自排概率，方案三后期运行成本相对低；因此，从经济角度看方案三亦更优。由此可知，混排方案中，方案三较好。

（3）将方案一和方案三进行对比。从技术角度分析：方案一使得外部洪水自排入禹王河，极大地减小了泵站装机规模，但综合分析方案一仍存在5 点制约因素：①国道G345 为两侧双向排水，排水沟堤防建设后，道路南侧排水将受阻，满溢至北侧排除，威胁道路安全。②新筑堤防使得国道与堤脚间护堤地成为狭长凹地，空间布置形态不良，需抬地衔接并同步解决排水出路问题。③新筑堤防阻隔小新圩原自然坡面汇水格局，减缓了北部圩内涝水产汇进程，不利于涝水快速排除。④禹王河右岸堤防及沿国道已建村村通主干道受新建堤防分割，均需建桥衔接两岸。⑤排水沟筑堤极大地增加了防洪任务长度，防汛及管护难度不容忽视。而方案三排涝通道唯一，存在洪水入圩与涝水混排情形，使得泵站装机规模较大，但相比方案一，总体汇流条件更优，排涝布局更合理。从技术角度来看，方案三较优。从经济角度分析：方案一可减小抽排工程规模，节约建后运行、管护费用，但考虑国道G345 沿线已建燃气管道、拟建堤防护堤地布置、垫地工程、现有道路调整与桥梁新建等，土方工程量及工程占地均较大，且产生额外费用；方案三泵站规模较大，但由于不涉及堤防填筑及抬高地势，工程占地相对节约，工程量较小，总投资较少。从经济角度来看，方案三更为合理。

由以上分析可知，方案三新建排水沟混排方案是四种排涝方案中最为优良的方案。

4 结语

为保障天长市防洪排涝安全，本文结合天长市秦庄水库泄洪道改道工程实际情况，提出四种不同的区域洪涝排除方案，并从技术角度和经济角度对四种排涝方案进行综合比较分析。最终得出方案三新建排水沟混排方案相较其他三种方案而言，具有更好的可操作性和性价比。为其他相似工程提供良好的借鉴经验。