太子河內澇區防洪排澇方案分析

田斯琳，付佳鷺

（1.沈陽一方正和工程技術咨詢有限公司，遼寧 沈陽110000；2.遼寧蘇文工程設計有限公司，遼寧 沈陽110000）

0 引言

洪水是一種危害較大的自然災害，不但會造成當地經濟損失，資源流失，也會對居民的生命財產安全產生嚴重的威脅［1-3］。針對洪水災害，采用治理措施是十分必要的，如修建防洪堤、水庫等水利工程［4-6］。在地勢低洼的區域，一旦洪水淹沒防洪堤后，該區域的居民將面對極為嚴重的洪澇災害，主要原因是內澇區排水難度大，洪水多在此處滯留，洪水危害持續時間將遠大于其他地區，因此，針對這部分區域選取合理的防洪排澇方案是十分重要的［7-8］。

1 工程概況

太子河干流全長413 km，流域面積13883 km2。南甸子鎮溝口村地勢低洼，局部地區地面高程僅為255.78 m；再加之南甸子防洪堤建成后，堵塞了山洪下泄通道，每逢汛期，堤內排水不暢，內澇嚴重，造成了南甸子鎮溝口村近百戶居民和南甸林場屢次被淹，經濟損失巨大，民怨沸騰。

2 太子河流域洪水特征

太子河流域的洪水主要由暴雨產生。發生較大暴雨的天氣系統主要有華北氣旋、低壓冷鋒、江淮氣旋、臺風等。歷史上幾次形成特大洪水的的大暴雨如1888年、1923年為臺風轉向類，1960年、1929年、1935年為高空槽。這類天氣系統暴雨一般可連續2～3日，籠罩范圍較大。如1960年8月4日洪水，主要由8月1日～3日這3日暴雨產生，其籠罩面積達30000 km2～40000 km2，8月4日降雨量在100 mm以上籠罩面積（省內部分）為33210 km2，200 mm以上籠罩面積（省內部分）為15030 km2。

太子河流域的暴雨具有明顯的季節性特征，相對比較集中，大多集中在汛期7月、8月兩個月，約占全年降水量的50%以上。太子河流域的洪水由暴雨產生，與暴雨的年內分布一致，多集中在夏季的7月、8月，約占全年的85.0%～97.5%；在7月、8月兩個月中又以7月下旬和8月上旬為最多，約占全年的42.8%～60.0%。

太子河洪水形狀有單峰、雙峰兩種類型。根據資料統計干流各站洪水歷時一般為7天左右，連續兩次洪水為13天。

太子河流域洪水比較集中，如干流各站的多年平均7天洪量占13天洪量的77.5%，3天洪量占7天洪量的50.0%，大洪水的洪量更為集中。

歷次設計洪水成果比較見表1。

表1 太子河各階段設計洪峰成果比較表 單位：m3/s

3 防洪排澇方案分析

根據工程區防護范圍的特點、工程地質、水文地質條件以及其他技術條件等，擬定三種方案進行比較：方案一，采用泵站強排方案。方案二，在山腳下修建截洪溝，對山洪進行截排；對地勢低洼地區居民和企事業單位進行整體搬遷；同時，利用耕地區、林地區和地勢低洼的居民區臨時滯洪，利用原有排澇泵站在三日內進行排除。方案三，工程措施與方案二相同，不同之處在于不進行滯洪，對于截洪溝截除后的剩余山洪水，采用泵站強排。

3.1 方案一

對于保護區內的山洪水，采用泵站強排。南甸子防洪堤保護區20年一遇洪水標準時，洪峰為50.4 m3/s，考慮到原排澇泵站2 m3/s的排水能力，仍有48.4 m3/s流量需要排除，按目前遼寧地區已建相關泵站工程的造價，1 m3/s排水能力的投資造價約為350萬元，該方案的投資概算約為16940萬元，投資巨大。

3.2 方案二

本設計擬采取“排”“滯”結合的治理方式，在山坡上修建截洪溝，排除山洪水；對地勢低洼地區居民和企事業單位進行整體搬遷（257.98 m高程以下）；同時，利用耕地區、林地區和地勢低洼的居民區臨時滯洪，利用原有排澇泵站在三日內進行排除，使保護區達到20年一遇洪水標準。該工程共涉及搬遷住戶127戶，人口410人，房屋6340.68 m2，企事業單位1家—南甸林場，房屋面積3784 m2。

在保護區山坡上修建截洪溝，截洪溝長1838.75 m，型式均采用C20F200“U”型鋼筋混凝土結構，其中P0+000.00～P0+499.36段截洪溝寬2 m，高2 m，邊墻頂寬0.2 m，底寬0.35 m，底板厚0.35 m；P0+518.51～P1+109.62段截洪溝寬5 m，其它同上；P1+171.32～P1+339.11段截洪溝寬6.5 m，其它同上；P1+411.11～P1+838.75段截洪溝寬6.5 m，高4.1 m，邊墻頂寬0.3 m，底寬0.6 m，底板厚0.6 m，兩側均設3 m寬堤頂路；其余段位均為漸變段、八字進水口。在穿越居民區地段均設SP板覆蓋，其中P0+455.76～P0+515.81段SP板長2.5 m，P0+518.51～P0+606.23段板長5 m。

工程區共設計排水涵3座，其中1#排水涵采用箱涵結構，尺寸同截洪溝，底板、邊墻和頂板均厚0.5 m，長12 m；2#、3#排水涵用4850×95×2000Ⅱ級預制鋼筋混凝土公路涵管，位于樁號P1+608.57、P1+742.54，分別長16 m和38 m。

對原保護區排澇泵站變電所進行維修，更換S9-M-200/10變壓器1臺，鋪設380 V輸電線路150 m。

該方案工程概算總投資為3171.02萬元，其中工程部分投資932.71萬元，安置補償部分投資為2238.31萬元。

3.3 方案三

工程措施與方案二相同，不同之處在于：對于截洪溝截除后的剩余山洪水，采用泵站強排。保護區達到20年一遇洪水標準時，滯洪區最大洪峰為9.8 m3/s，考慮到原保護區內有泵站一座，設計排水能力2 m3/s，需新建排水能力為7.8 m3/s的泵站一座。新建泵站尺寸17.7 m×16.8 m，設900QZ-100 G軸流潛水泵4臺（3開一備），電動葫蘆1臺；同時更換變電器的容量從200 kVA增至800 kVA，變壓器型號S9-M-800/10。

排澇泵站共分為三部分，分別為進水前池、泵站和護坦。進水前池長10 m，寬16.8 m，采用“U”型槽C20F200鋼筋混凝土結構，底板厚1 m，邊墻頂寬0.3 m，底寬1 m。泵站共分二層，一層前部進水室，中部為水泵間，后部為儲物間；二層前部為前部為檢修橋板，中部為安裝間，后部為配電室和值班室。進水室設3200 mm×3000 mm攔污柵4扇、3400 mm×2000 mm鑄鐵閘門4扇。檢修平臺共設QDS-90手電兩用雙螺桿啟閉機4臺，單臺起重力10 t。護坦長10 m，寬16.8 m，采用C20F200鋼筋混凝土結構，厚1 m。

南甸子防洪堤保護區內澇區域位于保護區地勢低洼區域，局部高程僅為255.78 m。該區域三面環山，一面臨保護堤，山頂高程467 m，保護堤堤頂高程262.62 m，地下水匯聚，即使采取泵站強排，仍有部分住戶易受地下水浸沒影響。

該方案工程概算總投資為3749.66萬元，其中工程部分投資1399.81萬元，泵站運行管理費為2349.85萬元。

3.4 工程方案選擇

以上三個備選方案中，由于方案一投資巨大，故方案一排除。下面僅對方案二和方案三從工程投資、當地居民意愿和操作性三個方面進行比較。

a）工程投資

方案二工程概算總投資3171.02萬元；方案三工程概算總投資3749.66萬元。方案二低于方案三。

b）當地居民意愿

當地居民愿意接受方案二，此方案直接采取貨幣形式對居民進行補償，有利于居民根據自身的實際情況及意愿，靈活進行安置。例如當地居民可投親靠友，可就近在南甸子鎮買房安置，可到縣城市區買房安家等。特別是近些年，隨著我國經濟的迅速發展，城鎮化腳步進一步加快快。對于農村來說，大多數青壯年人員選擇進城務工，尋找就業機會；此外，城市教育、醫療、交通等各種設施相對完善，生活便利，吸引了農村家庭進城定居，農民子女進行學習。在本溪地區，尤其是本溪縣，農民舉家搬遷進城的現象十分普遍，大多農村居民希望進城改變自己的生活質量和子女的前途。因此，此種安置方案能最大滿足當地居民的意愿，減少政府和群眾之間的矛盾。

c）運行可靠性和運行成本

方案三工程建成后，后期需進行大量得管理和維護，運行成本高；此外，如若后期管理不善和設備運行故障，容易造成保護區再次遭受洪水災害，運行風險大。方案二對滯洪區內的居民和企事業單位進行搬遷，利用滯洪區進行滯洪，運行風險小，后期運行成本低。從工程運行可靠性和運行成本看，宜選取方案二。

綜上所述，對方案二工程投資不僅低于方案三，而且更符合當地住戶的意愿，運行可靠，運行成本低，不易產生新的問題和矛盾，有利于早日解決該地區洪澇災害問題，有利于社會和諧發展，是一項優越、可行、值得推薦的方案。

4 結論

太子河流域降水較為集中，在雨季將發生多次暴雨型洪水，在南甸子鎮溝口村等地勢低洼的區域內澇現象十分嚴重，嚴重影響了當地社會、經濟的發展；根據當地情況，初步選擇泵站強排方案、截+滯+搬遷方案、截+排方案3種方案，通過比選，方案一投資巨大、方案三后期維護成本高且風險較大，同時，方案二獲得了更多的居民的支持，綜合考慮選擇方案二作為內澇區的治理方案，有利于促進當地社會平穩發展，效益良好。