原創(chuàng)論文︱基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)
中國(guó)給水排水
排水管理
摘要：為緩解極端暴雨天氣帶來(lái)的內(nèi)澇問(wèn)題，以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域雨水排放系統(tǒng)為例，分析了現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，暴雨情況下啟動(dòng)雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，以有效解決區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題。
摘要：為緩解極端暴雨天氣帶來(lái)的內(nèi)澇問(wèn)題，以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域雨水排放系統(tǒng)為例，分析了現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，暴雨情況下啟動(dòng)雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，以有效解決區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題。因泵站選址位置狹窄、場(chǎng)地受限，故分別在綠化帶、河道上方建設(shè)雨水泵站，同時(shí)對(duì)泵站總平面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，共用管理房及變配電房，達(dá)到了預(yù)期效果。
作者簡(jiǎn)介：林蘭娜，碩士，市政給排水工程師，注冊(cè)咨詢師，主要從事市政給排水及水環(huán)境治理等相關(guān)設(shè)計(jì)工作。
近年來(lái)，極端暴雨天氣事件頻發(fā)，市政排水系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，城市內(nèi)澇問(wèn)題層出不窮，對(duì)全國(guó)各地的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境造成了重大影響。如何在不加重市政排水系統(tǒng)負(fù)荷的前提下有效地解決內(nèi)澇問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，是目前排水工程設(shè)計(jì)研究的重、難點(diǎn)之一。
以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域內(nèi)澇治理為例，對(duì)該區(qū)域的雨水排放系統(tǒng)進(jìn)行研究。在對(duì)現(xiàn)狀系統(tǒng)進(jìn)行充分評(píng)估的基礎(chǔ)上提出切實(shí)可行的工程措施，以有效減輕內(nèi)澇對(duì)該區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的影響，可為其他相似區(qū)域的內(nèi)澇治理提供借鑒。
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研究區(qū)域概況
1.1 工程背景
馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)位于福州市東部，依托國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)的政策優(yōu)勢(shì)和近臺(tái)的地理優(yōu)勢(shì)，成為福州市重要的臺(tái)商投資區(qū)，也是福建省著名的僑鄉(xiāng)。長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園是投資區(qū)重要的組成部分（長(zhǎng)柄村也位于該投資區(qū)內(nèi)），分別分布于5號(hào)排洪渠兩側(cè)。該區(qū)域地處閩江口強(qiáng)感潮區(qū)，長(zhǎng)年受暴雨、高潮水位等自然災(zāi)害的侵襲，不僅對(duì)區(qū)域的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)造成重大損失，還影響長(zhǎng)柄村1200戶村民的出行及安全，嚴(yán)重制約了該投資區(qū)的建設(shè)與發(fā)展。
1.2 現(xiàn)狀排水及內(nèi)澇情況
5號(hào)排洪渠現(xiàn)狀水面寬度約30.0m，兩側(cè)片區(qū)及道路雨水均通過(guò)管道直接排入排洪渠，現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)如圖1所示。其中排洪渠西側(cè)共3個(gè)雨水排放口，即長(zhǎng)盈工業(yè)園通過(guò)長(zhǎng)興路d600~1000mm雨水管道、長(zhǎng)源路d1000mm雨水管道排入排洪渠；盛美村部分區(qū)域及長(zhǎng)天工業(yè)園通過(guò)長(zhǎng)盛路d1400mm雨水管道，經(jīng)出口加工區(qū)一期內(nèi)部道路d1400mm雨水管道排入排洪渠。排洪渠東側(cè)共4個(gè)雨水排放口，分別通過(guò)新104國(guó)道d1800mm雨水管道、長(zhǎng)興路d1000mm雨水管道、舊104國(guó)道d1600mm雨水管道及出口加工區(qū)一期內(nèi)部道路d1600mm雨水管道排入排洪渠。長(zhǎng)柄村雨水則是通過(guò)現(xiàn)狀明渠轉(zhuǎn)輸至4號(hào)路現(xiàn)狀4.0m×1.6m雨水暗涵，經(jīng)支流河道排入排洪渠。
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圖1 區(qū)域現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)
該區(qū)域共設(shè)置長(zhǎng)柄村及排洪渠兩座水閘。極端暴雨天氣下，排洪渠水閘打開(kāi)，長(zhǎng)柄村水閘關(guān)閉，排洪渠水位高，洪水倒灌，致使長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園內(nèi)澇頻繁；長(zhǎng)柄村水閘建設(shè)時(shí)間較久，無(wú)法起到攔截功能，村莊配置的應(yīng)急泵抽排流量小，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)暴雨天氣，因此受災(zāi)嚴(yán)重。2016年臺(tái)風(fēng)“鯰魚(yú)”導(dǎo)致的內(nèi)澇情況如圖2所示。3個(gè)主要澇點(diǎn)區(qū)域的積水深度達(dá)0.3~2.0m。
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圖2 區(qū)域現(xiàn)狀豎向及澇水分布
1.3 現(xiàn)狀問(wèn)題及分析
根據(jù)現(xiàn)狀管線及相關(guān)上位規(guī)劃資料分析，該區(qū)域內(nèi)澇主要原因有：①5號(hào)排洪渠為山洪專用行泄通道，排洪渠設(shè)計(jì)時(shí)未考慮城區(qū)雨水流量，但區(qū)域現(xiàn)狀雨水均采用重力流形式排入5號(hào)排洪渠，致使極端暴雨情況下排洪渠雨水超標(biāo)排放；②5號(hào)排洪渠設(shè)計(jì)水面線標(biāo)高為6.2~6.4m，區(qū)域現(xiàn)狀地塊標(biāo)高為5.5~7.0m，存在頂托現(xiàn)象，而地勢(shì)低洼處雨水倒灌，發(fā)生內(nèi)澇現(xiàn)象；③區(qū)域地處閩江口強(qiáng)感潮區(qū)，常年受暴雨、高潮水位等自然災(zāi)害的侵襲，且現(xiàn)狀長(zhǎng)柄村水閘年久失修，排洪渠沿線未設(shè)置強(qiáng)排設(shè)施。
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總體排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1 內(nèi)澇治理思路
針對(duì)排洪渠雨水超標(biāo)排放問(wèn)題，鑒于現(xiàn)狀排水系統(tǒng)已形成，在極端暴雨情況下仍需將市政雨水及山洪水進(jìn)行分流；針對(duì)雨水通過(guò)排放口倒灌至地塊的問(wèn)題，擬將區(qū)域的雨水排放口進(jìn)行整合，對(duì)部分排口進(jìn)行封堵，統(tǒng)一排放口進(jìn)行雨水排放；針對(duì)區(qū)域常年遭受暴雨、高潮水位的影響，更換/新建長(zhǎng)柄村水閘，同時(shí)擬設(shè)置雨水泵站進(jìn)行抽排。
2.2 設(shè)計(jì)方案
根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)研及查閱規(guī)劃資料，若在區(qū)域下游（即5號(hào)排洪渠與閩江口交匯處）統(tǒng)一設(shè)置雨水泵站進(jìn)行集中抽排，因該地塊規(guī)劃層面上屬于海域，無(wú)法選址；同時(shí)結(jié)合區(qū)域出口加工區(qū)一期地塊標(biāo)高較高，歷史上未出現(xiàn)內(nèi)澇積水現(xiàn)象，綜合評(píng)估方案的技術(shù)性、可實(shí)施性以及土地資源、工程造價(jià)等因素，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，分別設(shè)置雨水泵站解決長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園及長(zhǎng)柄村的內(nèi)澇問(wèn)題。
對(duì)于5號(hào)排洪渠西側(cè)，將現(xiàn)有兩個(gè)雨水排放口進(jìn)行封堵，在長(zhǎng)源路敷設(shè)d1800mm雨水管道，將兩個(gè)排放口接至1#雨水泵站進(jìn)行抽排；對(duì)于5號(hào)排洪渠東側(cè)，將新104國(guó)道d1800mm雨水管道、長(zhǎng)興路d1000mm雨水管道排放口進(jìn)行封堵，將長(zhǎng)興路、4號(hào)路的雨水管通過(guò)2.7m×1.1m箱涵、d1000mm雨水管道接入現(xiàn)狀暗涵后轉(zhuǎn)輸至現(xiàn)狀支流河道，在河道上方建設(shè)2#雨水泵站進(jìn)行抽排。整體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。
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圖3 片區(qū)整體雨水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
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泵站主體設(shè)計(jì)
3.1 泵站設(shè)計(jì)規(guī)模
泵站雨水量計(jì)算公式如下：
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式中：q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/（hm2·s）；Q為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期；t為降雨歷時(shí)，min；Ψ為綜合徑流系數(shù)；F為匯水面積，hm2。
根據(jù)馬尾新城閩江口組團(tuán)長(zhǎng)安片區(qū)排水工程專項(xiàng)規(guī)劃，長(zhǎng)安片區(qū)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2~3年一遇；重要干道等重要地區(qū)采用3~5年一遇，一般地區(qū)采用2年一遇。此次泵站主要考慮解決市政雨水問(wèn)題，同時(shí)基于區(qū)域的重要性，重現(xiàn)期取5年一遇。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，泵站流量分別為6.0、10.0m3/s。
表1 1#、2#雨水泵站設(shè)計(jì)參數(shù)
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3.2 泵站總平面設(shè)計(jì)
共設(shè)置2座雨水泵站，分別服務(wù)于5號(hào)排洪渠兩側(cè)地塊。
對(duì)于排洪渠西側(cè)，現(xiàn)狀工業(yè)園區(qū)已形成，僅長(zhǎng)源路與5號(hào)排洪渠之間有約13.0m的綠化帶。該項(xiàng)目需要在不破壞現(xiàn)狀排洪渠走向、不影響現(xiàn)狀長(zhǎng)源路通車(chē)的情況下設(shè)置1#雨水泵站，因此泵站位置選在長(zhǎng)源路與舊104國(guó)道交叉口西北處，采用條狀設(shè)計(jì)，在滿足工藝設(shè)計(jì)的前提下盡量減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。同時(shí)考慮到用地有限及管理問(wèn)題，1#雨水泵站與2#雨水泵站共用配電房和管理用房。
對(duì)于排洪渠東側(cè)，由于現(xiàn)狀工業(yè)園區(qū)圍墻與排洪渠駁岸僅有4.7m的綠化帶，無(wú)法設(shè)置雨水泵站，且下游無(wú)其他用地，因此考慮充分利用現(xiàn)狀支流河道，重建長(zhǎng)柄村水閘，設(shè)置2#雨水泵站。同時(shí)在不影響河道過(guò)水的情況下，在河道上方設(shè)置混凝土板，建設(shè)管理房和變配電房。利用現(xiàn)狀河道作為泵站的集水池，保障雨水泵站的運(yùn)行。
3.3 泵站工藝設(shè)計(jì)
3.3.1 工藝流程
1#泵站設(shè)置格柵除污機(jī)2臺(tái)，并配置柵渣輸送機(jī)。雨水經(jīng)進(jìn)水管道進(jìn)入閘門(mén)井進(jìn)行流量分配后，通過(guò)安裝在格柵井中的格柵除污機(jī)攔截雜物后，進(jìn)入泵房集水井。在小雨、中雨、常水位等情況下，通往格柵的閘門(mén)關(guān)閉，雨水自流進(jìn)入5號(hào)排洪渠。當(dāng)排洪渠水位高于5.5m時(shí)，開(kāi)啟格柵前閘門(mén)，關(guān)閉雨水管排入排洪渠的閘門(mén)，雨水經(jīng)格柵井進(jìn)入泵房集水井，強(qiáng)排至排洪渠。1#雨水泵站的平面及剖面圖如圖4所示。
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圖4 1#雨水泵站的平面和剖面圖
2#雨水泵站平面及剖面圖如圖5所示。
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圖5 2#雨水泵站的平面圖和剖面圖
2#雨水泵站設(shè)置格柵除污機(jī)3臺(tái)，并配置柵渣輸送機(jī)。雨水經(jīng)暗涵流入支流河道，通過(guò)安裝在格柵池中的格柵除污機(jī)攔截雜物后，進(jìn)入集水池。同時(shí)將現(xiàn)狀長(zhǎng)柄村水閘更換成液壓式閘門(mén)，在小雨、中雨、常水位等情況下，通往格柵的閘門(mén)關(guān)閉，支流河道自流進(jìn)入排洪渠。當(dāng)排洪渠水位高于5.0m時(shí)，開(kāi)啟格柵前閘門(mén)，關(guān)閉液壓式閘門(mén)，雨水經(jīng)格柵井進(jìn)入集水池，強(qiáng)排至排洪渠。
3.3.2 泵型及數(shù)量選擇
雨水泵采用潛水軸流泵，設(shè)計(jì)排水流量為6.0~10.0m3/s。根據(jù)前池各控制水位和各頻率潮位，確定進(jìn)水池各特征水位、揚(yáng)程（見(jiàn)表2）。
表2 特征水位、揚(yáng)程、流量匯總
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根據(jù)特征揚(yáng)程和設(shè)計(jì)排澇流量，各泵站選用機(jī)組及性能參數(shù)見(jiàn)表3。
表3 泵站機(jī)組參數(shù)匯總
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設(shè)計(jì)特點(diǎn)及運(yùn)行效果
4.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
① 充分分析現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)及內(nèi)澇情況，暴雨時(shí)將市政雨水與山洪水系統(tǒng)分開(kāi)，以有效解決區(qū)域河道水位頂托及倒灌問(wèn)題。
② 采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，在河道兩側(cè)分別設(shè)置雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活調(diào)度功能。
③ 充分利用河道底高程，在小雨、中雨、常水位等情況下采用重力自排至河道，在高水位及大雨情況下采用水泵抽排方式，減少運(yùn)行費(fèi)用。
④ 結(jié)合現(xiàn)狀及用地條件針對(duì)性設(shè)置泵站，1#雨水泵站充分利用綠化帶進(jìn)行總平面設(shè)計(jì)，2#雨水泵站則利用河道作為前池，在不影響區(qū)域河道過(guò)流的情況下，上跨河道設(shè)置變配電房和管理房，統(tǒng)一進(jìn)行智慧化管理。
4.2 運(yùn)行效果
1#、2#雨水泵站主體設(shè)備已于2023年6月試運(yùn)行，并經(jīng)受住2023年7月臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”、2023年9月臺(tái)風(fēng)“�？�”的考驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)泵站運(yùn)行情況較好，未發(fā)生大范圍積水現(xiàn)象。該項(xiàng)目工程費(fèi)用約4500萬(wàn)元，其中雨水泵站約3300萬(wàn)元、配套管道約1200萬(wàn)元。
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結(jié)語(yǔ)
在分析福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)以及內(nèi)澇情況的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)區(qū)域存在市政雨水與山洪水未分開(kāi)、排洪渠高水位運(yùn)行導(dǎo)致倒灌、長(zhǎng)柄村應(yīng)急水泵流量太小等問(wèn)題，故提出“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)用地條件受限的情況下，針對(duì)性地對(duì)兩座雨水泵站總平面進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效解決了該區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題，可為未來(lái)的城市規(guī)劃與建設(shè)提供參考。
本文的完整版刊登在《中國(guó)給水排水》2024年第22期，作者及單位如下：
基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)
林蘭娜
（福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，福建 福州 350108）
參考文獻(xiàn)引用的標(biāo)準(zhǔn)著錄格式：
林蘭娜.基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水,2024,40(22):63-67.
LIN Lanna.Optimal design of a municipal stormwater pumping station based on waterlogging control in Fuzhou[J].China Water & Wastewater,2024,40(22):63-67(in Chinese).
編輯：衣春敏
制作：文 凱
審核：李德強(qiáng)
原創(chuàng)論文︱基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)
中國(guó)給水排水
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摘要：為緩解極端暴雨天氣帶來(lái)的內(nèi)澇問(wèn)題，以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域雨水排放系統(tǒng)為例，分析了現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，暴雨情況下啟動(dòng)雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，以有效解決區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題。
摘要：為緩解極端暴雨天氣帶來(lái)的內(nèi)澇問(wèn)題，以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域雨水排放系統(tǒng)為例，分析了現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，暴雨情況下啟動(dòng)雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，以有效解決區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題。因泵站選址位置狹窄、場(chǎng)地受限，故分別在綠化帶、河道上方建設(shè)雨水泵站，同時(shí)對(duì)泵站總平面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，共用管理房及變配電房，達(dá)到了預(yù)期效果。
作者簡(jiǎn)介：林蘭娜，碩士，市政給排水工程師，注冊(cè)咨詢師，主要從事市政給排水及水環(huán)境治理等相關(guān)設(shè)計(jì)工作。
近年來(lái)，極端暴雨天氣事件頻發(fā)，市政排水系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，城市內(nèi)澇問(wèn)題層出不窮，對(duì)全國(guó)各地的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境造成了重大影響。如何在不加重市政排水系統(tǒng)負(fù)荷的前提下有效地解決內(nèi)澇問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，是目前排水工程設(shè)計(jì)研究的重、難點(diǎn)之一。
以福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域內(nèi)澇治理為例，對(duì)該區(qū)域的雨水排放系統(tǒng)進(jìn)行研究。在對(duì)現(xiàn)狀系統(tǒng)進(jìn)行充分評(píng)估的基礎(chǔ)上提出切實(shí)可行的工程措施，以有效減輕內(nèi)澇對(duì)該區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的影響，可為其他相似區(qū)域的內(nèi)澇治理提供借鑒。
馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)位于福州市東部，依托國(guó)家級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)的政策優(yōu)勢(shì)和近臺(tái)的地理優(yōu)勢(shì)，成為福州市重要的臺(tái)商投資區(qū)，也是福建省著名的僑鄉(xiāng)。長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園是投資區(qū)重要的組成部分（長(zhǎng)柄村也位于該投資區(qū)內(nèi)），分別分布于5號(hào)排洪渠兩側(cè)。該區(qū)域地處閩江口強(qiáng)感潮區(qū)，長(zhǎng)年受暴雨、高潮水位等自然災(zāi)害的侵襲，不僅對(duì)區(qū)域的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)造成重大損失，還影響長(zhǎng)柄村1200戶村民的出行及安全，嚴(yán)重制約了該投資區(qū)的建設(shè)與發(fā)展。5號(hào)排洪渠現(xiàn)狀水面寬度約30.0m，兩側(cè)片區(qū)及道路雨水均通過(guò)管道直接排入排洪渠，現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)如圖1所示。其中排洪渠西側(cè)共3個(gè)雨水排放口，即長(zhǎng)盈工業(yè)園通過(guò)長(zhǎng)興路d600~1000mm雨水管道、長(zhǎng)源路d1000mm雨水管道排入排洪渠；盛美村部分區(qū)域及長(zhǎng)天工業(yè)園通過(guò)長(zhǎng)盛路d1400mm雨水管道，經(jīng)出口加工區(qū)一期內(nèi)部道路d1400mm雨水管道排入排洪渠。排洪渠東側(cè)共4個(gè)雨水排放口，分別通過(guò)新104國(guó)道d1800mm雨水管道、長(zhǎng)興路d1000mm雨水管道、舊104國(guó)道d1600mm雨水管道及出口加工區(qū)一期內(nèi)部道路d1600mm雨水管道排入排洪渠。長(zhǎng)柄村雨水則是通過(guò)現(xiàn)狀明渠轉(zhuǎn)輸至4號(hào)路現(xiàn)狀4.0m×1.6m雨水暗涵，經(jīng)支流河道排入排洪渠。
圖1 區(qū)域現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)
該區(qū)域共設(shè)置長(zhǎng)柄村及排洪渠兩座水閘。極端暴雨天氣下，排洪渠水閘打開(kāi)，長(zhǎng)柄村水閘關(guān)閉，排洪渠水位高，洪水倒灌，致使長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園內(nèi)澇頻繁；長(zhǎng)柄村水閘建設(shè)時(shí)間較久，無(wú)法起到攔截功能，村莊配置的應(yīng)急泵抽排流量小，無(wú)法有效應(yīng)對(duì)暴雨天氣，因此受災(zāi)嚴(yán)重。2016年臺(tái)風(fēng)“鯰魚(yú)”導(dǎo)致的內(nèi)澇情況如圖2所示。3個(gè)主要澇點(diǎn)區(qū)域的積水深度達(dá)0.3~2.0m。
圖2 區(qū)域現(xiàn)狀豎向及澇水分布
根據(jù)現(xiàn)狀管線及相關(guān)上位規(guī)劃資料分析，該區(qū)域內(nèi)澇主要原因有：①5號(hào)排洪渠為山洪專用行泄通道，排洪渠設(shè)計(jì)時(shí)未考慮城區(qū)雨水流量，但區(qū)域現(xiàn)狀雨水均采用重力流形式排入5號(hào)排洪渠，致使極端暴雨情況下排洪渠雨水超標(biāo)排放；②5號(hào)排洪渠設(shè)計(jì)水面線標(biāo)高為6.2~6.4m，區(qū)域現(xiàn)狀地塊標(biāo)高為5.5~7.0m，存在頂托現(xiàn)象，而地勢(shì)低洼處雨水倒灌，發(fā)生內(nèi)澇現(xiàn)象；③區(qū)域地處閩江口強(qiáng)感潮區(qū)，常年受暴雨、高潮水位等自然災(zāi)害的侵襲，且現(xiàn)狀長(zhǎng)柄村水閘年久失修，排洪渠沿線未設(shè)置強(qiáng)排設(shè)施。
總體排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
針對(duì)排洪渠雨水超標(biāo)排放問(wèn)題，鑒于現(xiàn)狀排水系統(tǒng)已形成，在極端暴雨情況下仍需將市政雨水及山洪水進(jìn)行分流；針對(duì)雨水通過(guò)排放口倒灌至地塊的問(wèn)題，擬將區(qū)域的雨水排放口進(jìn)行整合，對(duì)部分排口進(jìn)行封堵，統(tǒng)一排放口進(jìn)行雨水排放；針對(duì)區(qū)域常年遭受暴雨、高潮水位的影響，更換/新建長(zhǎng)柄村水閘，同時(shí)擬設(shè)置雨水泵站進(jìn)行抽排。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)研及查閱規(guī)劃資料，若在區(qū)域下游（即5號(hào)排洪渠與閩江口交匯處）統(tǒng)一設(shè)置雨水泵站進(jìn)行集中抽排，因該地塊規(guī)劃層面上屬于海域，無(wú)法選址；同時(shí)結(jié)合區(qū)域出口加工區(qū)一期地塊標(biāo)高較高，歷史上未出現(xiàn)內(nèi)澇積水現(xiàn)象，綜合評(píng)估方案的技術(shù)性、可實(shí)施性以及土地資源、工程造價(jià)等因素，總體采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，分別設(shè)置雨水泵站解決長(zhǎng)盈工業(yè)園、長(zhǎng)柄工業(yè)園及長(zhǎng)柄村的內(nèi)澇問(wèn)題。對(duì)于5號(hào)排洪渠西側(cè)，將現(xiàn)有兩個(gè)雨水排放口進(jìn)行封堵，在長(zhǎng)源路敷設(shè)d1800mm雨水管道，將兩個(gè)排放口接至1#雨水泵站進(jìn)行抽排；對(duì)于5號(hào)排洪渠東側(cè)，將新104國(guó)道d1800mm雨水管道、長(zhǎng)興路d1000mm雨水管道排放口進(jìn)行封堵，將長(zhǎng)興路、4號(hào)路的雨水管通過(guò)2.7m×1.1m箱涵、d1000mm雨水管道接入現(xiàn)狀暗涵后轉(zhuǎn)輸至現(xiàn)狀支流河道，在河道上方建設(shè)2#雨水泵站進(jìn)行抽排。整體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。
圖3 片區(qū)整體雨水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
式中：q為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/（hm2·s）；Q為雨水設(shè)計(jì)流量，L/s；P為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期；t為降雨歷時(shí)，min；Ψ為綜合徑流系數(shù)；F為匯水面積，hm2。根據(jù)馬尾新城閩江口組團(tuán)長(zhǎng)安片區(qū)排水工程專項(xiàng)規(guī)劃，長(zhǎng)安片區(qū)雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2~3年一遇；重要干道等重要地區(qū)采用3~5年一遇，一般地區(qū)采用2年一遇。此次泵站主要考慮解決市政雨水問(wèn)題，同時(shí)基于區(qū)域的重要性，重現(xiàn)期取5年一遇。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，泵站流量分別為6.0、10.0m3/s。
表1 1#、2#雨水泵站設(shè)計(jì)參數(shù)
共設(shè)置2座雨水泵站，分別服務(wù)于5號(hào)排洪渠兩側(cè)地塊。對(duì)于排洪渠西側(cè)，現(xiàn)狀工業(yè)園區(qū)已形成，僅長(zhǎng)源路與5號(hào)排洪渠之間有約13.0m的綠化帶。該項(xiàng)目需要在不破壞現(xiàn)狀排洪渠走向、不影響現(xiàn)狀長(zhǎng)源路通車(chē)的情況下設(shè)置1#雨水泵站，因此泵站位置選在長(zhǎng)源路與舊104國(guó)道交叉口西北處，采用條狀設(shè)計(jì)，在滿足工藝設(shè)計(jì)的前提下盡量減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。同時(shí)考慮到用地有限及管理問(wèn)題，1#雨水泵站與2#雨水泵站共用配電房和管理用房。對(duì)于排洪渠東側(cè)，由于現(xiàn)狀工業(yè)園區(qū)圍墻與排洪渠駁岸僅有4.7m的綠化帶，無(wú)法設(shè)置雨水泵站，且下游無(wú)其他用地，因此考慮充分利用現(xiàn)狀支流河道，重建長(zhǎng)柄村水閘，設(shè)置2#雨水泵站。同時(shí)在不影響河道過(guò)水的情況下，在河道上方設(shè)置混凝土板，建設(shè)管理房和變配電房。利用現(xiàn)狀河道作為泵站的集水池，保障雨水泵站的運(yùn)行。1#泵站設(shè)置格柵除污機(jī)2臺(tái)，并配置柵渣輸送機(jī)。雨水經(jīng)進(jìn)水管道進(jìn)入閘門(mén)井進(jìn)行流量分配后，通過(guò)安裝在格柵井中的格柵除污機(jī)攔截雜物后，進(jìn)入泵房集水井。在小雨、中雨、常水位等情況下，通往格柵的閘門(mén)關(guān)閉，雨水自流進(jìn)入5號(hào)排洪渠。當(dāng)排洪渠水位高于5.5m時(shí)，開(kāi)啟格柵前閘門(mén)，關(guān)閉雨水管排入排洪渠的閘門(mén)，雨水經(jīng)格柵井進(jìn)入泵房集水井，強(qiáng)排至排洪渠。1#雨水泵站的平面及剖面圖如圖4所示。
圖4 1#雨水泵站的平面和剖面圖
圖5 2#雨水泵站的平面圖和剖面圖
2#雨水泵站設(shè)置格柵除污機(jī)3臺(tái)，并配置柵渣輸送機(jī)。雨水經(jīng)暗涵流入支流河道，通過(guò)安裝在格柵池中的格柵除污機(jī)攔截雜物后，進(jìn)入集水池。同時(shí)將現(xiàn)狀長(zhǎng)柄村水閘更換成液壓式閘門(mén)，在小雨、中雨、常水位等情況下，通往格柵的閘門(mén)關(guān)閉，支流河道自流進(jìn)入排洪渠。當(dāng)排洪渠水位高于5.0m時(shí)，開(kāi)啟格柵前閘門(mén)，關(guān)閉液壓式閘門(mén)，雨水經(jīng)格柵井進(jìn)入集水池，強(qiáng)排至排洪渠。雨水泵采用潛水軸流泵，設(shè)計(jì)排水流量為6.0~10.0m3/s。根據(jù)前池各控制水位和各頻率潮位，確定進(jìn)水池各特征水位、揚(yáng)程（見(jiàn)表2）。
表2 特征水位、揚(yáng)程、流量匯總
根據(jù)特征揚(yáng)程和設(shè)計(jì)排澇流量，各泵站選用機(jī)組及性能參數(shù)見(jiàn)表3。
表3 泵站機(jī)組參數(shù)匯總
設(shè)計(jì)特點(diǎn)及運(yùn)行效果
① 充分分析現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)及內(nèi)澇情況，暴雨時(shí)將市政雨水與山洪水系統(tǒng)分開(kāi)，以有效解決區(qū)域河道水位頂托及倒灌問(wèn)題。② 采用“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，在河道兩側(cè)分別設(shè)置雨水泵站進(jìn)行強(qiáng)排，獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)雨水的快速排放，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活調(diào)度功能。③ 充分利用河道底高程，在小雨、中雨、常水位等情況下采用重力自排至河道，在高水位及大雨情況下采用水泵抽排方式，減少運(yùn)行費(fèi)用。④ 結(jié)合現(xiàn)狀及用地條件針對(duì)性設(shè)置泵站，1#雨水泵站充分利用綠化帶進(jìn)行總平面設(shè)計(jì)，2#雨水泵站則利用河道作為前池，在不影響區(qū)域河道過(guò)流的情況下，上跨河道設(shè)置變配電房和管理房，統(tǒng)一進(jìn)行智慧化管理。1#、2#雨水泵站主體設(shè)備已于2023年6月試運(yùn)行，并經(jīng)受住2023年7月臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”、2023年9月臺(tái)風(fēng)“�？�”的考驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)泵站運(yùn)行情況較好，未發(fā)生大范圍積水現(xiàn)象。該項(xiàng)目工程費(fèi)用約4500萬(wàn)元，其中雨水泵站約3300萬(wàn)元、配套管道約1200萬(wàn)元。在分析福州馬尾長(zhǎng)安投資區(qū)5號(hào)排洪渠周邊區(qū)域現(xiàn)狀雨水系統(tǒng)以及內(nèi)澇情況的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)區(qū)域存在市政雨水與山洪水未分開(kāi)、排洪渠高水位運(yùn)行導(dǎo)致倒灌、長(zhǎng)柄村應(yīng)急水泵流量太小等問(wèn)題，故提出“分而治之、分區(qū)塊排水”的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)用地條件受限的情況下，針對(duì)性地對(duì)兩座雨水泵站總平面進(jìn)行設(shè)計(jì)，有效解決了該區(qū)域的內(nèi)澇問(wèn)題，可為未來(lái)的城市規(guī)劃與建設(shè)提供參考。
本文的完整版刊登在《中國(guó)給水排水》2024年第22期，作者及單位如下：
基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)（福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，福建 福州 350108）
參考文獻(xiàn)引用的標(biāo)準(zhǔn)著錄格式：林蘭娜.基于內(nèi)澇治理的福州某市政雨水泵站優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水,2024,40(22):63-67.
LIN Lanna.Optimal design of a municipal stormwater pumping station based on waterlogging control in Fuzhou[J].China Water & Wastewater,2024,40(22):63-67(in Chinese).
制作：文 凱
審核：李德強(qiáng)
