G105排洪渠配套閘泵工程閘泵方案比選

楊小康，樊健松，蔡坤晉

（1.珠海市規劃設計研究院,廣東 珠海 519000；2.中建三局集團（深圳）有限公司,廣東 深圳 518000）

1 工程背景

近幾年,G105 國道排洪渠兩側持續開展了截污工程項目,兩岸均已配套污水管,但現狀仍存在污水外溢入排洪渠的情況,主要污染源來自南溪、瀝溪、界涌等城中村污水,這些城中村的排污屬于雨污混流,生活污水與山水和雨水直接排入排洪渠。

2015 年,開展了《珠海市香洲區前山北部雨水湖建設工程》,在排洪渠下游及中游分別建設了1#、2#雨水湖,一定程度上改善了前山北部片區水浸問題,但是輔道及東順物流園區水浸問題仍時有發生。2018 年初,G105 國道排洪渠實施了生態治理工作,對排洪渠入河污水進行處理,雖然有一定改善,但是污水入河問題仍未解決。

2019 年,G105國道排洪渠在珠海市香洲區問題河涌（含黑臭水體）管養提升項目中已經開展過清淤及相關截污工作內容。該工程在閘門建設前提下,在1號雨水湖附近建設規模約7000 m3/d的1號一體化泵站,將界涌暗渠截污后污水和G105 國道排洪渠內殘余污水及溢流污染污水抽排至7000 m3/d的1號一體化處理設施中處理后排放；在明華三路和華宇路交叉口處建設規模約5000 m3/d的1號一體化泵站,將交叉口處排口污水和部分G105國道污水主干管污水抽排至5000 m3/d的2號一體化處理設施中處理后排放（2號一體化處理設施位于2號雨水湖內）。

與此同時,正在建設的珠海市香海大橋支線工程也在G105 國道排洪渠沿線施工,項目北起西部沿海高速,利用G105 走廊高架至梅華路,沿珠海、中山兩市交界向南接原金琴高速公路人民西路互通,沿原金琴高速線位至原造貝互通工程界面處與香海大橋順接,目前,該項目正在實施沿線橋墩施工。

G105 排洪渠配套閘泵工程重點解決前山河水系倒灌、中小雨快排,并方便排洪渠日常管養護、綜合發揮現有1號和2 號一體化處理站處理效果,改善1#雨水湖調蓄能力,為G105排洪渠水體治理提供條件。

泵閘功能是建立閘門,防止永二村處及明豐一路處排洪渠因前山河水頂托水位倒灌至G105 國道排洪渠,進而避免渠水通過排口進入截污系統進入污水管道；根據G105 排洪渠設計資料及現場測量資料,G105 排洪渠渠道總長約4.2 km,寬12 m。排洪渠渠道坡度約萬分之1.2 至萬分之5,渠道過流能力有限,下雨時容易積留雨水至排洪渠內,長期滯留容易形成黑臭,為及時降低中、小雨后G105 排洪渠渠道水位,擬建2 座泵站,通過泵站實現外排（見圖1）。

圖1 總體方案圖

2 工程規模

依據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）、《城市防洪工程設計規范》（GB/T 50805-2012）,以及《珠海市雨水系統及防洪規劃》《珠海市城區排水（雨水）防澇綜合規劃（2013-2020）》等相關規劃,水閘所在排洪渠防洪標準50 年一遇,主要建筑物為3 級,臨時建筑物為5 級。本次建設水閘為擋潮水閘,故水閘等級與排洪渠等級保持一致,為3 級。

2.1 閘頂標高

水閘所在河道無通航要求,前山河設計水位資料見表1。

表1 前山河設計水位表

內河正常蓄水位為0.583 m,本項目閘門位置位于G105國道排洪渠南側,考慮0.5 m水位漲幅及0.2 m超高控制。工程閘頂標高=0.583+0.5+0.2=1.283 m,取1.30 m。

2.2 泵站規模

新建1 號泵站及2 號泵站的主要功能是抽排G105 國道排洪渠片區下中、小雨時渠道積水,降雨按照24 h降雨為20 mm考慮。

降雨為20 mm時,青年水庫不泄流,此時105國道排洪渠匯水面積為2.95 km2（分區2）+ 4.85km2（分區3）=7.80 km2,考慮匯水范圍內硬化面積較多,徑流系數取0.65；參考《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》中珠江三角洲分區的雨型分配成果,確定洪峰流量為4.04 m3/s,相應的洪水過程如表2。因此確定2 個泵站規模各為2.0 m3/s。

表2 24 h降雨按照20 mm洪峰流量計算表

3 調度方案

旱季,前山河水位達到頂托水位時,1 號、2 號閘門關閉。界涌排洪渠渠道內山水水質較好時,通過泵站外排至1號雨水湖,為雨水湖水景創造條件。

旱季,前山河水位達到頂托水位時,1 號、2 號閘門關閉。排洪渠渠道內山水水質一般時,通過泵站外排至1 號閘后。

降雨前,打開1 號泵站側1 號雨水湖新建出水渠閘門,1號雨水湖湖水預排,降低1 號湖水位,為1 號雨水湖調蓄排洪渠洪峰創造條件。

降雨為中小雨時,1 號、2 號閘門關閉,為及時抽干G105國道排洪渠內積水,通過1號、2 號泵站外排放。

降雨超過中雨時,1號、2號閘門開啟,排洪渠通過自排泄洪。

4 閘泵方案

4.1 閘泵選址

（1）1號泵閘選址。工程閘門建設的主要目的是防止前山河水位上漲后倒灌至G105 國道排洪渠后通過排口進入污水系統而引起的污染問題,因此通過分析G105 排洪渠沿線用地情況及規劃資料,1號泵閘的選址在華威路和明豐四路交叉橋南側25 m。

此處現狀管線相對較少,現狀渠道結構相對簡單,東側現狀為直立漿砌石擋墻,西側現狀為土坡,后續根據規劃在兩側新建擋墻,施工難度最小；且位置位于中山市和珠海市邊界附近,利于珠海市內河涌環境整治要求,能實現此位置控制前山水位倒灌回G105 國道排洪渠情況（見圖2）。

圖2 1號泵閘選址周邊現狀照片

（2）2號泵閘選址。2號閘泵建設的主要目的是防止前山河水位上漲后倒灌至G105國道排洪渠后通過排口進入污水系統而引起的污染問題,因此泵閘需設置于明豐一路的下界涌位置處。鑒于下界涌出口處存在橋涵且位置狹窄,情況復雜,且橋涵對面現狀存在加油站,因此2號泵閘選址設置于下游約160 m處開闊地處（見圖3）。

圖3 2號泵閘選址周邊現狀照片

4.2 泵閘方案比選

（1）可選方案。

方案一：于1 號雨水湖處及明豐一路各新建1 座土建泵站及鋼壩閘,防止前山河水倒灌至G105 排洪渠。

1 號泵閘處2 號泵站占地面積為10 m×7 m,泵站出水雨水渠尺寸為1.8 m×1.2 m；設置雙孔閘門,單側閘門凈寬為9.5 m,單側閘門控制室占地面積為10 m×4.0 m。根據片區防洪規劃,此處排洪渠凈寬20 m,因此在東西兩側均新建排洪渠擋墻。為方便泵站及閘門后期日常管養和檢修,在泵站、閘門控制室附近設置檢修臺階,臺階寬度為2.4 m,同時新建4 m寬站區道路,路口與華威路銜接（見圖4）。

圖4 1號閘泵總平面示意

2 號泵閘處2 號泵站占地面積為10 m×7 m,泵站出水雨水渠尺寸為1.8 m×1.2 m；設置單孔閘門,閘門凈寬為6.5 m,閘門控制室占地面積為10 m×4.0 m；為方便泵站及閘門后期日常管養和檢修,在泵站和閘門控制室之間設置檢修臺階,臺階寬度為2.4 m,同時新建4 m寬站區道路,路口與明豐一路銜接（見圖5）。

圖5 2號閘泵總平面示意

方案二：于1號雨水湖處及明豐一路各新建1 座土建一體化泵閘設施,防止前山河水倒灌至G105 排洪渠。

1號一體化泵閘。1號泵閘處河道分為2 孔,單孔凈寬9.5 m,中墩1.2 m。每孔流道內設1套1閘2 泵的一體化泵閘,水泵單泵流量0.5 m3/s,額定揚程H=1.5 m,極限揚程2.1 m,額定功率25 kW,水泵設計總流量2 m3/s,共配4 臺穿墻泵。水泵進口側每孔設一道回轉式格柵清污機,用于自動攔截并輸送河道內的垃圾,避免水泵堵塞。閘門前后各預留1 道檢修門槽,水泵進水側,每孔設一套射流攪拌器,用于閘室底部沖淤（見圖6）。

圖6 1號一體化閘泵總平面示意

2 號一體化泵閘。2 號泵閘處河道單孔,凈寬6.5 m,內設1 套1 閘2 泵的一體化泵閘,水泵單泵流量1.0 m3/s,額定揚程H=1.5 m,極限揚程3.6 m,額定功率40 kW,水泵設計總流量2 m3/s。水泵進口側設一道回轉式格柵清污機,用于自動攔截并輸送河道內的垃圾,避免水泵堵塞。閘門前后各預留1道檢修門槽,水泵進水側,設一套射流攪拌器,用于閘室底部沖淤（見圖7）。

圖7 2號一體化閘泵總平面示意

（2）閘泵方案比選。

續表3

依據表3可以看出,從工程總投資、泵閘運行可靠性及泵閘運行工況等方面比較,方案1 優于方案2,故選擇方案1為推薦方案。

5 結語

此次閘泵工程屬于G105排洪渠項目的配套工程,故在選擇閘泵方案要充分考慮已有的區域排澇工程銜接以及為后續區域排澇建設提供條件。閘泵方案充分結合香洲區各河涌的綜合整治,閘泵方案通過比選確定：1號泵閘位于明豐四路和華威路交叉橋涵南側,2號泵閘位于明豐一路西南側,最終達到防止前山水道倒灌至至G105國道排洪渠的問題,同時通過建立泵站實現中小雨后快速降低渠內積水水位,為排洪渠后期的管養提升創造條件,工程實施在技術上是可行的,經濟上是合理的。