揚州市某水系調整方案分析

金 勇，費震禹，高 嵩

(1.揚州市勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225007；2.高郵市水利局，江蘇 揚州 225600)

1 研究背景

安墩河水系是揚州市主城區瘦西湖水系的主要排澇通道，安墩河北接二道河、南排古運河，呈南北走向，荷花池至古運河段河長1.1km，是瘦西湖水系的骨干引排河道。南端入古運河處建有安墩河閘站，閘門凈寬4.6m，泵站設計流量為19m3/s。西沙河水系由西沙河組成，是揚子津街道的骨干引排河道，河道呈“L”型，總長2.01km，西沙河排水一方面經由安墩河閘站抽排至古運河，另一方面可經小板橋閘相機自排至古運河。

擬建大學路是主城區連接國家5A級瘦西湖景區至328國道的一條重要南北向道路。大學路現狀南至江陽路為“斷頭路”，擬南延至328國道，與現狀安墩河走向基本一致，道路的建設將顯著影響安墩河水系排澇功能的發揮，不利于國家5A級瘦西湖景區的防洪安全。文章通過河道與道路線位比選，確定水系調整方案及布置；同時根據調整后的排水格局，通過建立一維河網水動力模型分析排澇、活水水位，復核泵站排澇標準。

2 現狀河道與擬建道路線位分析

受周邊現狀、征遷及交通限制，大學路南延線型難以大幅調整，根據現狀河道與道路的相對位置關系，提出了3種合理的線位選線方案。A方案：保留安墩河，道路沿現狀安墩河西側走線；B方案：部分遷改安墩河，利用安墩河部分河道空間進行道路建設；C方案：上跨安墩河及安墩閘站，如圖1所示。

圖1 河道與道路線位示意圖

對上述3種方案從工程總體造價、對河道的影響、規劃用地影響及可實施性幾個方面進行了比選(見表1)，最終確定了B方案。受其影響，需對安墩河及西沙河受影響段水系改線調整，并遷改安墩閘站、新建西沙河閘站。

表1 3種線位方案比選表

3 水系影響分析

(1)河道排水影響。由于大學路南延工程占用了安墩河河道空間，需對受影響河道進行改線，確保區域排水通暢，同時原經安墩河通過安墩河閘站抽排的澇水需另辟排澇通道排除。安墩河遷改后，原匯入安墩河的西沙河澇水也需單獨開辟通道外排。

(2)管網排水影響。安墩河線形調整后，需對原有雨水管網規劃做相應調整。由于安墩河兩側現狀房屋、地塊暫不能按規劃拆調整造到位。新開安墩河河道改線后，為減少對安墩河河道周邊現狀地塊的排水影響，需對該區域排水進行梳理與整治。

(3)引水活水影響。水系調整后，瘦西湖及安墩河水系引水活水仍維持北引南排，西沙河水系通過整治后，引水可利用興城東路下雨水管道北引瘦西湖水系的蒿草河水源，進入西沙河，通過小板橋閘、西沙河閘站排至古運河。

4 水系調整方案

4.1 調整原則

水系調整應在調整后的規劃基礎上，以利于區域排水為前提，同時兼顧區域用地發展建設實際需要。

4.2 總體布置

(1)安墩河。結合周邊用地情況，安墩河過江陽中路、嘉荷苑南側民房相對較少，征地拆遷量小，具備較好的平地開河條件，規劃擬沿著大學路東側新開東西向安墩河、排至古運河，新開河道與古運河銜接處需建閘站控制，即移址拆建安墩河閘站，保障瘦西湖水系排澇標準達到20a一遇。安墩河線形調整后，瘦西湖水系片區排水范圍將調整為18.3km2，該片20a一遇抽排總流量由38m3/s變為37.6m3/s。

(2)西沙河。原有西沙河澇水通過安墩河閘站抽排，隨著大學路南延、安墩河改線，其排水也需相應調整。擬全線疏浚整治西沙河，拆建小板橋閘為小板橋閘站，對小板橋閘以東段河道布置生物景觀處理，澇水通過小板橋閘站抽排至古運河，提高該片區排澇能力至20a一遇。安墩河線形調整后，西沙河匯水范圍調整為1.0km2，該片20a一遇抽排流量由原來的3.05m3/s變為3.39m3/s。

4.3 河道布置

(1)安墩河調整段。安墩河改線后，匯水范圍較原來減少0.2km2，規劃安墩河新開河道設計常水位為▽5.0m，控制最高水位為▽5.2m，控制最低水位為▽4.2m，河口平均高程為6.2m。為減少占地，河道采用“L”形砼懸臂墻護岸。斷面設計標準為：河道底高程2.0m，底寬20m，擋墻頂高程5.0m，墻頂1∶3坡比至地面，河道兩側預留5m寬綠化帶。新開段河道長360m，河口寬為28m，新開挖水面積10080m2，水面達到“占一補一”的補償標準。

(2)西沙河調整段。西沙河河道匯水面積由原來的0.9km2增加到1.0km2，河道正常設計水位為▽5.0m，控制最高水位為▽5.2m，控制最低水位為▽4.4m。控制區域地面最低高程為6.0m，平均地面高程為6.2m。為減少占地，河口僅局部擴寬，河道全線疏浚并設護岸。南北段斷面：河道底高程2.5m，底寬8～10m，河口寬9～11m，地面平均高程在6.2m，采用板樁進行防護。東西段斷面：河道底高程2.5m，底寬10m，墻頂高程5.0m。墻頂以1∶3坡比至地面，地面平均高程在6.2m，河口寬15～20m。水系調整布置及排水范圍如圖2所示。

5 排澇及活水分析

5.1 排水標準

工程位于揚州市主城區范圍，治澇標準為20a一遇。采用最大24h設計雨量，排澇過程中建成區控制河道水位不超過內河控制的最高水位；河道、閘站均按20a一遇標準設計。

5.2 排水范圍

圖2 水系調整布置及排水范圍示意圖

原瘦西湖水系片區排水范圍為18.3km2，西沙河片區排水范圍調整為0.9km2。大學路南延工程及安墩河線形調整后，結合地形和雨水管網調整規劃，瘦西湖水系片區排水范圍調整為18.2km2，西沙河匯水范圍調整為1.0km2。

5.3 抽排流量

根據不同重現期的流量過程線、規劃調蓄水面積、調蓄水深，以2h為一個時段進行河網進、出水量平衡計算，并控制河道設計水位不超過內河最高水位，由此計算出各排水片區泵站的排澇流量與排澇模數。見表2—3。

表2 瘦西湖片排澇流量、排澇模數匯總表

表3 西沙河片排澇流量、排澇模數匯總表

瘦西湖片20a一遇抽排流量37.8m3/s，抽排模數2.05m3/s·km2，瘦西湖片現狀排區泵站抽排流量總計36.4m3/s，距離標準尚缺1.4m3/s，現狀安墩河閘站規模19m3/s，拆建規模為21m3/s。西沙河片20a一遇抽排流量3.9m3/s，抽排模數3.9m3/s·km2，拆除小板橋閘，新建西沙河閘站，規模為4m3/s，可滿足片區20a一遇排澇標準。

5.4 排澇水位分析

瘦西湖片區現狀地面高程一般在7.0m以上，正常設計水位4.8～5.0m，排澇控制最高水位5.2m，最低水位4.2m。西沙河片區現狀地面高程一般在6.0m以上，正常設計水位5.0m，排澇控制最高水位5.2m，最低水位4.5m。

考慮到平原河網地區水力條件相當復雜，泵站、水閘等水利控制工程對河網水流形態影響很大，采用MIKE11模型中的水動力學模型(HD model)模型計算排區內河道節點水位，將瘦西湖排水片和西沙河排水片合并研究，流域總面積19.2km2。

5.4.1河網概化

河網概化的原則為概化后的河網與實際河網的水利特性等效。本次模型考慮了河網干流河道、支流、及多種形式的閘、泵、涵管等實際存在的各種因素，模擬在水工建筑物的調度規則條件下，河道特征斷面水位和流量的過程，河網概化如圖3所示。

圖3 瘦西湖水系河網概化

5.4.2模擬工況

(1)工況一。工程實施前，模擬排區遭遇20a一遇暴雨，開啟片區內泵站抽排，抽排流量總計36.4m3/s。排區正常設計水位5.0m，排澇控制最高水位5.2m，控制最低水位4.2m。

(2)工況二。閘站工程實施后，模擬排區遭遇20a一遇暴雨，開啟片區內泵站抽排，抽排流量總計42.4m3/s(38.4m3/s+4m3/s)。排區正常設計水位5.0m，排澇控制最高水位5.2m，瘦西湖排區控制最低水位4.0m，西沙河排區控制最低水位4.6m。

5.4.3計算成果

選取規劃片區內柳湖橋、御碼頭、西沙河閘站、安墩河閘站處水位作為代表水位值，具體結果見表4，如圖4所示。

表4 工程前后河道沿程水位 單位：m

圖4 工程前后河道沿程水位對比

工程實施前，排區內河道各節點處水位超過控制最高水位5.20m；閘站工程實施后，排區內河道各節點處水位滿足要求，不超過控制最高水位5.20m，擬定的泵站規模是合理的。

5.5 活水水位分析

水系調整后，瘦西湖及安墩河水系引水活水仍維持北引南排，通過黃金壩閘站引古運河水，經邗溝、瘦西湖、玉帶河、二道河等河道對瘦西湖水系活水，最終通過安墩河閘站排至古運河；西沙河水系通過整治后，引水利用興城東路下雨水管道北引瘦西湖水系的寶帶河水源，進入西沙河，通過小板橋閘排至古運河，

5.5.1模擬工況

換水期間首先開啟安墩河閘站、西沙河閘站，抽排片區內河道水體，然后開啟黃金壩閘站引古運河水對片區進行活水換水，換水期間控制御碼頭處水位不低于4.8m，模擬安墩閘站不同開啟臺數，計算規劃片區內河道節點水位及活水換水所需時間(西沙河閘站擬開啟1m3/s進行換水)。

5.5.2計算成果

選取規劃片區內柳湖橋、御碼頭、西沙河閘站、安墩河閘站處水位作為代表水位值，計算成果見表5。

表5 不同開機臺數河道節點水位及換水時長統計表

根據計算結果，換水時長隨著安墩河閘站機組開啟臺數增加而減小，考慮片區換水基本在夜間進行，換水時長約10h，綜合考慮換水效率以及閘站運行成本，推薦選定開啟安墩閘站1～2臺機組，進行活水換水，活水工況下站前水位4.69～4.74m。

6 結語

大學路南延工程對安墩河、西沙河及周邊區域排水產生了一定影響。但是綜合分析比選現狀條件限制、城市規劃及地塊開發、工程造價及可實施性等因素，確定了合理的工程布局和水系調整方案。利用模型分析河道水位，復核確定合理的工程規模，維持區域北引南排活水格局的同時保障了區域的排水安全。在土地資源日益緊張的現實背景下，有效減小現代城市開發過程中水水系與道路的矛盾，達到了城市路網與水網的和諧共生，可為今后城市改造建設中處理好街河矛盾提供了經驗參考。影響水系調整方案的因素很多，文章主要從排澇、活水等水利基礎功能角度進行了分析，其他諸如水生態和水環境方面的研究將在后續工作中進一步研究完善。