涉河輸水泵站防洪影響評價的探討
——以深圳市清林徑引水調蓄工程東清輸水泵站為例

蔣凱平　林揭利

(深圳市清林徑引水調蓄工程管理處， 廣東 深圳　518172)

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涉河輸水泵站防洪影響評價的探討
——以深圳市清林徑引水調蓄工程東清輸水泵站為例

蔣凱平林揭利

(深圳市清林徑引水調蓄工程管理處， 廣東 深圳518172)

【摘要】本文以深圳市清林徑引水調蓄工程涉河東清輸水泵站的防洪評價為例，闡述了此類輸水泵站防洪評價報告的主要評價內容、技術指標和編制過程中的重點、難點，對今后同類建設項目開展評價工作有一定借鑒意義。

【關鍵詞】輸水泵站； 防洪評價； 防洪箱涵； 放空管

隨著經濟的發展，水資源分布不均勻性與需水不均衡性日趨突出，通過跨流域調水可以提高大中城市供水保障能力和應急能力，從而促進人口、資源、環境和經濟的協調、持續發展。由于調水工程流域跨度大，輸水泵站的使用在所難免，考慮到輸水管線的規劃及沿線地形地貌與現有市政設施等外部條件，輸水泵站常依山傍水布置，因此為保證泵站和河道的安全需要進行相關防洪評價[1]。本文以深圳市清林徑引水調蓄工程東清輸水泵站為例，結合《河道管理范圍內建設項目防洪評價報告書編制導則(試行)》，簡要介紹輸水泵站防洪評價報告編制過程的難點和重點問題。

1工程概況

1.1建設項目概況

清林徑水庫位于龍崗河左岸支流石溪河(又稱龍西河)中上游的龍崗區龍城街道境內。工程任務以儲備水源和供水調蓄為主，兼顧防洪。清林徑引水調蓄工程由水庫擴建工程、取水工程和輸水工程三部分組成。東清輸水泵站工程是東部至清林徑水庫輸水工程丁山河畔的提升泵站，泵站從坪地分水口取水，中間加壓提升到清林徑水庫，泵站規模30萬t/d。

1.2穿越河道基本情況

1.2.1進水管穿河段設計方案

東清輸水泵站進水管采用包封混凝土管，以倒虹吸的型式下穿丁山河后接入東清輸水泵站。包封混凝土管管徑為2.2m，外部包封尺寸為3.2m×3.2m，包封混凝土管頂高程為29.66m，底高程26.36m，現狀河道底高程為31.2m。穿河管以倒虹吸的型式埋于河底，管道河底水平長35m，右岸管道坡度i=0.4，最高位置處管道中心高程為34.40m，現狀地面高程為36.41m，左岸管道坡度為0.2964，最高位置處管道中心高程為33.63m，現狀地面高程為38.15m(見圖1)。

圖1　進水管縱斷面

1.2.2東清輸水泵站放空管

東清輸水泵站放空管主要用于事故檢修，東清輸水泵站放空管管徑DN2800，出口處設有消力池長8.5m，消力池底板高程33.00m，消力池后有長約19.5m的銜接段，按現狀河岸和河底高程連接消力池和丁山河段(見圖2、圖3)。

圖3　放空管剖面

1.2.3東清輸水泵站排洪箱涵

東清輸水泵站排洪箱涵主要截排泵站北側0.7km2山洪，50年一遇設計洪水流量為22.1m3/s，該處山體原排水出路為泵站站址位置處排洪溝，由于新建泵站，在泵站外新建排洪箱涵截排該部分洪水入丁山河。排洪箱涵出口設有13m長消力池，消力池岸墻和底板按現狀丁山河岸墻和河底高程平順銜接至丁山河河底(見圖4、圖5)。

圖4　防洪箱涵縱斷面

圖5　防洪箱涵出口處剖面

2防洪評價計算

2.1評價標準

根據《龍崗河流域水環境綜合整治工程——丁山河綜合整治工程可行性研究報告(修編)》，丁山河中上游段按20年一遇設計整治，東清輸水泵站工程所處丁山河段位于深惠交界至長坑水匯入口之間，東清輸水泵站工程所處丁山河匯水面積59km2，河流總長17.95km，縱坡為6.6‰[2]。本次采用《龍崗河流域水環境綜合整治工程——丁山河綜合整治工程可行性研究報告(修編)》中地理參數。

2.2防洪評價計算

由于東清輸水泵站下穿丁山河管道、防洪箱涵和放空管接入丁山河，不改變現狀河道斷面，其對河道水面線不會產生影響，本次防洪評價不做計算。

2.2.1防洪箱涵

東清輸水泵站排洪箱涵主要截排泵站北側0.7km2山洪，根據廣東省洪峰流量經驗公式計算東清輸水泵站北側防洪箱涵設計洪峰流量。

廣東省洪峰流量經驗公式：

式中QP——設計洪峰流量,m3/s；

C2——與頻率有關的流量系數；

H24P——24h頻率設計雨量；

F——集雨面積,km2。

防洪箱涵50年一遇設計洪峰流量22.1m3/s。防洪箱涵斷面尺寸為3.5m×2.0m，縱坡為1.65%，糙率n取0.016，計算防洪箱涵過流能力為53.2m3/s，防洪箱涵能滿足防洪過流要求，且該片區洪水未建泵站之前也是流入丁山河，未增加丁山河防洪負擔。

2.2.2放空管

放空管為東清輸水泵站事故檢修之用，其使用情況都是在丁山河流域沒有洪水的情況下進行，且放空流量遠遠小于丁山河設計洪峰流量，其對丁山河防洪安全不造成影響。

2.3河道沖淤分析

河床的沖刷與淤積變化主要取決于水流挾沙力變化和泥沙起動流速。水流流速小于泥沙起動流速，河床將不會沖刷；水流流速大于泥沙起動流速，會引起河床的沖刷。輸沙力增大將引起河道減淤或沖刷，輸沙力減小將引起淤積或減沖；河道水動力條件的改變，會引起河床發生相應的調整。

東清輸水泵站有放空管和防洪箱涵接入，本次采用《堤防工程設計規范》中順壩及平順護岸沖刷深度公式計算[3]：

式中hs——局部沖刷深度,m；

H0——沖刷處的水深，m；

Ucp——近岸垂線平均流速,m/s；

n——與防護岸坡在平面上的形狀有關，取n=1/4～1/6；

η——水流流速不均勻系數，根據水流流向與岸坡交角α查表采用。

根據丁山河綜合整治可行性研究報告，東清輸水泵站位置處20年一遇設計洪水位為34.59m，設計河底高程30.49m，該處水深為4.1m，東清輸水泵站位置處局部充數深度hs為1.18m，該處河岸和河底在該次東清輸水泵站工程設計方案中采用砌石護砌，可有效避免河道沖刷。

2.4河勢影響分析

水流沖力與河床岸土抗沖能力的相互作用，是由不平衡達到暫時平衡的不斷適應演變過程，是形成天然河流蜿蜒蛇行的主要原因。一旦河勢彎曲，水流結構發生變化，就會出現凹岸淘刷，凸岸淤積的造床過程，同時河灣的發展又與來水挾沙密切相關，由于沖深淤高能影響主流不斷變化擺動，主流挾沙也將落淤成灘或者沖刷邊灘岸坡。

東清泵輸水站在河道兩岸和河底均設有漿砌石，且該工程并未改變河道斷面。因此，工程所在河道的整體河勢和局部河勢均不會發生大的變化。

2.5排澇影響分析

根據《室外排水設計規范》，市政雨水設計流量如下式所示[4]：

Qs=qψF

t=t1+t2

式中Qs——洪峰流量,m3/s；

ψ——徑流系數，取0.65；

q——降雨強度[(L/s)/ha]，采用深圳市氣象局新一代暴雨強度公式；

A、b、n——參數，根據統計方法進行計算確定；

t——降雨歷時,min；

t1——地面集水時間,min；

t2——管道內雨水流行時間,min。

東清輸水泵站并未改變河道斷面，其對排澇不產生負面影響。

2.6施工期影響分析

輸水管道施工采用分期導流，導流圍堰采用拉森Ⅳ鋼板樁圍堰，設計洪水按淹基坑考慮，跨河道管道施工應選在枯水期(10月—次年3月)時段。根據現狀河道情況復核一期、二期圍堰過流能力，該處現狀河道坡降為5‰，糙率系數取0.02，一期、二期過流能力見下表。

圍堰過流能力復核表

從上表可以看出一期、二期圍堰能滿足枯水期5年一遇設計流量。

3防洪綜合評價

3.1與水利規劃的關系及影響分析

根據《龍崗河流域水環境綜合整治工程——丁山河綜合整治工程可行性研究報告(修編)》相關內容，丁山河上游段規劃按20年一遇設計洪水整治。東清輸水泵站位置處，丁山河設計河底標高為30.49m，岸坡護腳在河底下約1m，護腳底部標高為29.49m。

東清輸水泵站涉河建筑物設計均是基于現狀河道設計，現狀河底標高31.20m，下穿丁山河進水管頂高程為29.66m，相對設計河底標高埋深為0.83m，管頂標高高于護腳底部標高，其施工后將導致規劃河道護腳不能實施，埋深不夠。

另外進水管倒虹吸右岸上升段設置在現狀截污管之上，而截污管現狀在河道整治后處于整治后的河道過流斷面中，致使倒虹吸右岸段出露于河槽之中，與規劃河道整治方案不符。防洪箱涵和放空管消力池與岸坡銜接段也都存在出露于整治河槽之中的情況。

因此，東清輸水泵站涉河建筑與丁山河綜合整治工程規劃的工程布置不相適應。

3.2與現有防洪標準、有關技術和管理要求的適應性分析

根據《中華人民共和國河道管理條例》《堤防工程設計規范》等法規、規范的要求，穿、跨河建筑物的建設必須滿足水利流域規劃的要求和規劃所確定的防洪標準，而且應考慮堤防遠期規劃的要求。

東清輸水泵站涉水建筑物并不縮小現有河道斷面，其接入口均與現有岸坡順接，施工后不影響丁山河現有防洪標準，與有關技術和管理要求相適應。

3.3對河道行洪安全、河勢穩定的影響分析

東清輸水泵站涉水建筑物并不縮小現有河道斷面，其接入口均與現有岸坡順接，施工后不影響丁山河現有防洪，水位、流速沒有明顯的變化，對河道安全行洪無影響。因此，工程建成后，對于河流的行洪、河勢無影響。

3.4對護岸和其他水利工程及設施的影響

工程建設之后水流流速基本沒有變化，且接入段河道兩岸均采用漿砌石護砌，岸坡為1∶2.264，坡度平緩，工程對護岸和其他水利工程及設施安全無影響。

3.5對防汛搶險的影響分析

擬建東清輸水泵站在施工期間，會先將坪西公路改線，施工坪西公路下的道路和箱涵，實施完畢后恢復現狀坪西公路，其對防汛搶險不會產生影響。

3.6對第三方人合法水事權益的影響

經調查分析，本建設項目對第三人合法水事權益基本沒有影響。

4結論與建議

4.1結論

工程方案與現狀河道情況相適應，符合現有防洪標準及有關技術和管理要求；下穿丁山河管、防洪箱涵、放空管等建構物不占用現狀河道斷面，也無壅水情況，對河道行洪安全無不良影響，對工程所在河道的河勢穩定無影響。該工程在施工過程中，采用鋼板樁圍堰分期二期導流，河道過流斷面能滿足枯水期5年一遇洪水通過要求。其涉河構筑物不影響河道左右兩岸的防汛搶險道路安全使用。該工程對附近的第三人合法水事權益基本無影響。

4.2建議

根據該工程的特點，提出相關建議如下：

a.建議將進水管埋設高程下降至25.69m，進水管頂高程為28.99m，其相對設計河底標高埋深為1.5m，相對現狀河底標高埋深為2.21m，其管頂高程位于設計岸坡護腳底高程之下，不妨礙坡腳的施工，埋深滿足要求。

b.建議將進水管倒虹吸水平段向丁山河右岸方向延長，使規劃進水管倒虹吸段位于規劃河底高程之下。

c.建議在放空管和防洪箱涵出口位置處設置圍網等防護措施，確保人和大型動物不能進入管道及箱涵內；建議在進水管下穿河道位置處設置標識、標牌。

d.建議設計單位補充施工過程中遇超標準洪水的應對預案。

e.工程施工期產生的廢棄物、堆放物、工人生活排放的廢水等可能對河水造成污染，對此要進行有效的管理，盡量避免對河水污染和破壞。施工余泥和廢料，不能傾倒入河道內，完工后要及時進行清理。

參考文獻

[1]張紅武.跨流域多水源引調水工程系統設計方案研究[J].水利規劃與設計,2015(8).

[2]龍崗河流域水環境綜合整治工程——丁山河綜合整治工程可行性研究報告(修編)[R].2015.

[3]GB 50286—98堤防工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1998.

[4]GB 50014—2006室外排水設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

DOI:10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.07.019

中圖分類號：TV52

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2016)07- 0068- 06

Discussion on Shehe River Water Conveyance Pumping Station flood control influence assessment: with Shenzhen Qinglinjing Water Diversion Regulation and Storage Project Dongqing Water Conveyance Pumping Station as an example

JIANG Kaiping, LIN Jieli

(ShenzhenQinglinjingWaterDiversionRegulationandStorageProjectManagementOffice,Shenzhen518172,China)

Abstract：In the paper, flood control evaluation of Shenzhen Qinglinjing Water Diversion Regulation and Storage Project Shehe Dongqing Water Conveyance Pumping Station is adopted as an example. Main evaluation content, technical index and key points and difficulties in the preparation process of flood control evaluation report in the water conveyance pumping station are described. It has certain reference significance for evaluating similar construction projects in the future.

Key words：water conveyance pumping station; flood control evaluation; flood control box culvert; vent pipe