福州市江北城區排水整治方案研究

宋建大，陳文建，郭可喜，俞立珊

（福州市水環境建設開發有限公司，福建福州 350001）

0 引言

福州市江北城區位于福州盆地的中心地帶，三面群山環抱，東起鼓山，北至北峰山脈，西至洪山，南面臨閩江北港，總面積159.77 km2，城區內約有67條內河，分為五大水系，即以為白馬河為主的西區水系，以晉安河為主的中心水系，以光明港為主的河口水系，以磨洋河為主的東區水系及新店水系。各水系均有河道相連。

1 內河水系及蓄排設施現狀

1.1 內河水系現狀

福州市江北城區內目前共有大小河道67條，形成了密集的河道水系，連同城區排水管網共同承擔了城區防洪排澇的任務(見圖1)。主要的行洪排澇河道有西區水系的白馬河、中心水系的晉安河、河口水系的光明港、東區水系的磨洋河。其主要行洪河道概況見表1。

1.2 水庫及湖泊現狀

江北城區共有登云、八一、過溪、斗頂、楊廷五座水庫（基本情況見表2）以及西湖、琴亭湖兩個湖，西湖水域面積0.484 km2,調蓄庫容48.4萬 m3；琴亭湖水域面積 0.173 km2,調蓄庫容 50萬 m3。

1.3 排水設施現狀

福州市江北城區共有新西河、彬德、三捷、萬壽、江四、三孔、五孔、新五孔等8座排澇水閘，排澇泵站4座，分別為新西河（12 m3/s）、彬德（36 m3/s）、東風（80 m3/s）及魁岐（120 m3/s）排澇站,全部位于城區南面，所處位置見圖1。

2 行洪排澇模擬分析

2.1 設計暴雨

由北部山區和江北城區的短歷時最大降水量統計資料，利用皮爾遜Ⅲ型分部曲線，求得5 a一遇(P=20%)、10 a一遇(P=10%)、20 a一遇(P=5%)、50 a一遇 (P=2%)的24 h最大暴雨設計值（見表3）。選取典型暴雨，采取同頻率法推求北部山區和江北城區不同頻率設計暴雨過程。

2.2 洪潮水位分析

從解放大橋(上)測站的實測日洪潮水位過程中選擇出設計洪潮水位過程。在此基礎上，選擇文山里、解放大橋(下)、白巖潭三個測站同時期的實測日洪潮水位過程。然后按照下游水閘距其上、下游測站的距離比例計算出水閘下游設計洪潮水位過程。4～7月份的設計洪潮水位過程以2005年6月20日為典型；8～10月份的設計洪潮水位過程以2005年9月6日為典型，不同閘前邊界水位見圖2、圖3。

2.3 產匯流計算

以新安江模型進行產流分析計算，匯流分為地面、壤中流、地下匯流三部分，利用Arcgis軟件對北部山區、江北城區建立各片區地理特征模型，分別進行北部山區、江北城區產匯流計算。

2.4 數值模擬模型

利用hec-ras軟件，在各分區地理特征模型和暴雨產匯流模型以及外江潮水位特征，并結合排澇站的運行狀況，構建了江北片區河道水網水動力數值模型，模擬計算不同設計暴雨頻率下的現狀河道和規劃河道的最大排水能力。得出5 a、10 a、20 a、50 a設計暴雨情況下的河道淹沒情況見圖4，可以得到主要河道過流能力見表4。

2.5 排水能力原因分析

圖1 福州市江北城區河道、水系及閘泵示意圖

表1 福州市江北城區主干河道表

表2 水庫主要參數表

表3 不同典型頻率下24 h暴雨設計值

圖2 4～7月不同河口閘前邊界水

圖3 8～10月不同河口閘前邊界水位

表4 江北城區主要河道排水能力表

圖4 5 a、10 a、20 a、50 a不同標準下江北城區淹沒圖

結合江北城區內河水系特點，通過內河水系的數值模擬分析，可以得出江北城區內澇的主要原因：

（1）地理因素。福州市北部山區高程在20 m以上，而江北城區高程都在10 m以下，汛期時北部山區洪水短時匯集到城區內河。同時，在汛期內河下游排水受閩江洪潮水頂托，導致排澇閘無法自排，降低了排澇能力[1]。

（2）水庫攔蓄能力不足。北部山區攔蓄庫容小，入城洪水量大峰高，且同城區澇水同期到達內河，兩者疊加后的流量加重了內河的排水負擔，主要是晉安河排水能力不足。

（3）河道布局不合理。而晉安河卻是90%以上北部山區洪水的唯一排泄通道，同時晉安河還受到城區澇水的影響，而根據分析結果，晉安河排水能力不足。特別晉安河中上游過流能力不足，易發生洪澇風險。

（4）光明港抽排能力不足。光明港是晉安河下游的唯一排泄通道，光明港抽排能力不足，水位抬升對晉安河產生頂托作用，頂托作用使得晉安河過流降低，槽蓄水量增加，水位抬升，增加行洪排澇壓力和風險。

（5）內河橋梁及管線眾多，根據模型分析，5 a一遇標準情況下，單座橋梁引起的雍水可達50 cm，隨著標準的提高及橋梁的增多，壅水幅度增大；其次，城市內河河道淤積嚴重，減少了內河調蓄能力。

3 整治方案措施

通過不同方案數值分析的結果比較分析，提出了達到20 a一遇標準情況下福州市江北城區的水系改造整治的方案，即“整+滯+分+防”的綜合整治方案。

（1）整：對主要排水河道按照98規劃[2]的河底標高與規劃藍線進行清淤清障，同時改造河道中現有阻水管線及阻水橋梁，如改造晉安河塔頭橋、光明港遠東橋、磨洋河樟林橋等，保證河道斷面滿足排水需求。

（2）滯：即增加琴亭湖的容量。降低琴亭湖河底標高，同時將琴亭高架橋下及周邊綠化用地改為水面，使琴亭湖的水體容量擴大一倍，達到100萬m3。

（3）分：在琴亭湖口設置抽水泵站，沿三環路綠化帶敷設引水管道至浦東河磨洋河上游，將匯入琴亭湖的洪水分流20 m3/s至浦東河和磨洋河后，后排到光明港。

（4）防：改造現有的水情測報系統、建立調蓄水庫調度系統、增加城區移動排水設施等。

4 結論建議

（1）根據福州市江北城區水系的的實際情況，建議遵循“整理規劃、分步實施”的策略，結合城市發展建設的實際情況分步實施到位，使江北城區內河排水能力達到20 a一遇標準。

（2）按照規劃對河道進行整治，打通卡口段，改造阻水管道及橋梁，提高河道的過流能力。同時可以擴大琴亭湖，通過開挖河道或者敷設飲水管道至浦東河與磨洋河上游，汛期時分洪20 m3/s至浦東河與磨洋河。

（3）建議在條件允許情況下，進一步擴大上游水庫或擴大琴亭湖容量等措施，增加調蓄洪水量，減少北部山區洪水危害。

（4）鑒于浦東河與磨洋河上有無水水源，利用琴亭湖擴容及引水管道，可以同時解決浦東河與磨洋河的生態補水水源問題。

（5）我國目前對城市的防洪排澇只有防洪標準，而內澇方面還未有統一的規范、標準，對不同的城市內澇標準如何制定還比較模糊，建議水利與建設部門盡快編制相關規范標準，以指導實踐。

[1]陳能志.福州市中心城區內澇治理研究[J].防洪與抗旱,2008(9):40-42.

[2]陸青,等.福州市城區內河整治研究報告[R].福建福州:福建省水利規劃院,1998.