肇庆高新区东围电排站搬迁工程布局与导流_徐国谦.pdf

山 西 水 利2022 年 10 月 2022 年第 10 期肇庆高新区东围电排站搬迁工程布局与导流徐国谦（广东省肇庆市大旺经济综合开发区机电排灌总站，广东肇庆526238）摘要 肇庆市大旺涝区位于珠江三角洲西北端的北江与绥江交汇处。由于地势低洼，过境客水所产生的涝水顺着地势汇入，东围区排涝负担大大增加；又因佛肇城际轨道北江特大桥工程建设对大旺区东围排灌站排涝的影响，建议东围电排站整体迁址重建。文章在分析区域气象、径流、外江水位等流域水文特征基础上，对泵站站址选择、泵站布置方案及主要建筑物等进行了总体布置。关键词 东围电排站；工程布置；施工洪水；施工导流；肇庆市中图分类号 TV675文献标识码 C文章编号 1004-7042（2022）10-0051-031工程概况1.1流域分析肇庆市大旺涝区位于广东省中部，珠江三角洲西北端，北江与绥江交汇处。大旺涝区整体地势北高南低，南部与东部为北江与绥江的冲积平原，地势平坦而低洼，历史上曾是北江和绥江的天然洪泛区；北部为低丘山地，北部中端山间一片缓坡地建坝蓄水，形成龙王庙水库；中西部北边，丘陵起伏。北江从大旺涝区东面流过，绥江在大旺涝区南端呈西东向注入北江，区内河网水系包括区内唯一一条河流独河和人工建造的东排渠、长岸排渠、西排渠、北主排渠、北二支排渠等，均是自北呈放射状流向辖区南端，注入北江和绥江的汇合处。大旺汇水区围内地势平坦、低洼，当北江水位低于内涌水位时，开闸自排围内涝水，区内排渠水流可通过独河水闸自流排水入北江；当外江发生洪水，东围围内地面高程多在 5.76.3 m，马房站实测北江最高洪水位在 6.210.3 m 之间，同时由于北江洪水持续时间较长、消退缓慢，当外江水位上涨而流域内遭遇降雨时，涝水无法自排，只能靠区内泵站强排入北江。大旺围现有白沙泵站、独河排站、西排站、上元塘泵站、东围站等 5 座向外江排水的电排站可以运行。1.2东围电排站情况由于地势低洼，过境客水所产生的涝水顺着地势汇入，东围区排涝负担大大增加，而现状排涝标准低，随着大旺区社会经济的发展，地区治涝标准亦相应提高，故原有各项陈旧的排涝设施不能满足现状及远景规划的排涝要求，造成围内近几年涝灾频繁。为保证大旺区区内防洪排涝安全，根据 肇庆市大旺区防洪排涝专题规划，大旺东围站设计排涝流量60 m3/s。因现行“佛肇”城际轻轨北江特大桥有两个桥墩处在东围站进水口和副厂房侧，根据佛肇城际轨道北江特大桥工程建设对大旺区东围排灌站排涝影响的相关动力影响分析和安全评估1，并经专家组审核该评估，认为佛肇城际轨道开通后对泵站安全运行影响比较大，建议东围电排站整体迁址重建。1.3设计范围本次东围站搬迁整合工程，就是把东排渠上的东围站和已报废的新旧东排站 3 个泵站整合成 1 个大的排涝泵站，并且搬迁到下游合适的站址。大旺区东围电排站搬迁整合工程任务包括：（1）新建东围电排站，配套新建电排站管理楼；（2）对东排渠区域内 70年代建设的 2 座废旧泵站进行拆除封堵。2流域水文2.1气象大旺涝区地处亚热带季风型气候，春季阴雨，雨日较多；夏季高温湿热，水汽含量大，暴雨集中；秋季常有雷雨和台风雨；冬季低温，雨量稀少。据工程区附近的四会市气象站资料统计，该区多年平均降雨量1 780 mm，年最大降雨量 2 536 mm，最小 1 028 mm；多年平均气温 21.2，最高气温 38.2，最低气温-1.2；多年平均日照 1 799 h；无霜期 330 d。据工程区附近的三水区气象站资料统计，该区多年平均相对湿度为79%，多年平均风速为 2.4 m/s，最大风速多年平均设计与施工51SHANXI WATER RESOURCES山西水利山西水利山西水利值为 12.3 m/s，多年最大风速为 22 m/s，风向东北东向，多年平均年蒸发量为 1 367 mm。2.2径流规划范围内各河流无流量观测资料，径流采用广东省水资源调查评价 19562000 年序列的年径流深等值线图成果查算。规划范围内多年平均径流深为 1000 mm，多年平均降雨量为 1 780 mm，计算径流系数为 0.562，大旺区年降雨、径流设计成果汇总见表 1。表 1大旺区降雨、径流分析采用成果表2.3外江水位根据 2002 年 6 月广东省水利厅发布的 西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线（试行）成果，采用线性插值求得东围电排站站址处北江设计水位，见表 2。表 2东围电排站站址处北江水位成果2.4施工洪水根据石角站及三水站枯水期设计洪水，采用 西、北江及三角洲主要控制水文站设计洪水成果及水位流量关系复核报告（2009）中的水位流量关系求得石角站及三水站枯水期设计水位。参考 西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线的水面坡降，插值求得东围电排站站址处北江枯水期设计水位，成果见表 3。表 3施工期设计流量成果表单位：m3/s3泵站总体布置3.1站址选择新建泵站代表轴线在原东围站和独河水闸之间选择，原东围站距 1978 年建成的新东排站约 450 m，新东排站距 1966 年建成的旧东排站约 220 m，旧东排站距独河水闸约 80 m，另有 110 kV 的马旺高压线塔在现东围站下游约 300 m 处横穿东排渠及北江大堤。考虑到二广高速及佛肇城际轻轨的影响范围，及避开高压线塔对泵站运行和施工的影响，结合旧泵站拆除、封堵，避免单一破堤建设新泵站等因素，新建泵站代表轴线考虑布置在新东排站（1978 年建成的电排站）位置，该处位于原东围站下游 450 m，采用泵站轴线与堤防垂直布置。3.2泵站布置方案选择根据泵站的特征参数，考虑排涝不利状况和泵站年利用时间少的特点，结合泵型、台数，经多方案比选后，选取以下 2 个方案进行技术经济比较。方案（一）采用大小泵方案，3 台 2400HDB17-8.6 型加 2 台1600HDB7-8.6 型立轴导叶式半调节混流泵方案。方案（二）为 4 台 2400HDB17-8.6 型立轴导叶式半调节混流泵方案。根据以上 2 个方案的设计，对每个方案的优、缺点及投资大小进行比较，见表 4。表 4泵站布置方案比较表方案（一）由于机组台数多，土建投资、设备及安装投资均多于方案（二），从表 4 可以看出，方案（一）项 目设计值多年平均年降雨量/mm1 780年降雨量 Cv0.31多年平均年径流深/mm1 000年径流深 Cv0.62径流系数0.562P10%年径流深/mm1 412P50%年径流深/mm968P90%年径流深/mm629地点5%10%20%东围电排站10.6910.199.382%11.243.33%10.99洪潮频率 P站名枯水期设计洪水（m3 s-1）P=2%P=10%P=20%P=50%石角10 5006 7605 1202 940三水7 7304 2902 9301 350方案方案一方案二工程布置布置 5 台机组，占地面积大，开挖回填量较大，增加土建投资；泵组总设备费用较高，安装维护工作量较大布置四台机组，占地面积较小，开挖回填量小，厂房、穿堤涵管和出口防洪闸工程量较少，减少土建投资；泵组总设备费用低，安装维护工作量少运行调度大小泵机组配合，排水量较小时启用小泵，排水量较大时可同时启用大小泵，减少开关泵次数，延长水泵机组使用寿命，运行调度灵活运行调度不灵活，效率较低工程管理大小泵机组配合使用，运行管理方便运行管理单一土建投资/万元3 683.973 326.88机电及金属结构投资/万元2 935.232 722.76工程直接投资/万元6 619.26 049.64设计与施工52山 西 水 利2022 年 10 月 2022 年第 10 期参考文献1 陈振先.洪洞县水利志 M.太原：山西人民出版社，2008：103-135.2 彭世琪.国外节水农业技术发展特点和趋势 J.中国农技推广，2001（4）：18-20.作者简介 孙书文（1971-），男，2022 年毕业于大连理工大学水利水电工程专业，工程师。收稿日期 2022-08-10；修回日期 2022-09-26估算造价（直接费）比方案（二）多 569.56 万元。但考虑到 5 台机方案虽然造价稍高，但建成后运行调度灵活、能适应不同排涝需要，排涝效率较高，符合节能降耗要求。综合考虑后，推荐泵站布置为方案（一）。3.3主要建筑物布置泵站主要由引渠段、拦污栅闸、前池、泵房、出水箱涵、防洪闸、出口扩散段及出水渠等建筑物组成。4施工导流4.1导流标准根据水利部部颁标准 水利水电工程施工组织设计规范（SL 303-2004）规定，1、2 级永久建筑物的导流建筑物的级别为 4 级，其土石导流建筑物的设计洪水标准为 2010 年。由于移址新建的东围电排站需在现有堤防上破口施工，为不降低现有大旺堤围的防洪能力（2 级堤防，防御 50 年一遇洪水），外江围堰的挡水标准按等同于大旺围的现有挡水标准设计。根据本工程的实际情况，重建东围排涝站规模不大，考虑到枯水期内河洪水流量较小，为保证安全度汛和施工期导流的要求，本工程安排在 1 个枯水期完成土建工程。因此除外江（北江）导流围堰初选 10 月翌年 3 月的50 年一遇洪水作为设计标准外，其余导流建筑物初选10 月翌年 3月的 10 年一遇洪水作为设计标准。4.2导流方式东围电排站为整合重建，且重建泵站站址距 1 号旧站下游约 450 m（即重建泵站站址位于 2 号旧站处）。因施工期间东排渠担负着下排内河水的任务，不能断流；又根据水工结构的布置，需将东排渠往右侧扩挖约 25 m 形成进水明渠，故可结合水利工程的进水渠，布置施工导流明渠，即在开挖的进水渠上设置纵向围堰形成导流明渠。因此，导流时段内重建东围电排站时，在内河上下游围堰、纵向围堰以及外江围堰的围护下形成基坑进行施工，导流时段的施工洪水由导流明渠、东排渠、泵站下游侧的独河水闸排至北江。导流施工期内，完成土方开挖、基础处理、底板、闸墩、箱涵、挡墙、启闭机室混凝土浇筑、土方回填等土建主要工程内容，堤身土方回填和防洪闸门安装需在第 2 年 3 月底之前完成，其余金属结构安装和机组安装调试可延长至第 2 年汛期。水工建筑物的导流标准、施工时段及内外江洪水位、流量初选成果详见表 5。表 5水工建筑物导流标准、施工时段、洪水位（流量）初选表5结语本工程建设扰动原地貌面积 10.02 hm2，占地类型为草地和林地，破坏植被面积 10.02 hm2。本工程预测期内可能产生水土流失总量为 3 164 t，新增水土流失总量 3 082 t，其中弃渣场新增水土流失量占工程新增总量的 70%。设计水土流失防治措施，应以拦挡、排水和整地绿化为主。参考文献1 刘中峰，黄本胜，邱静，等.新建桥墩对东围电排站排涝影响的试验研究 J.西华大学学报（自然科学版），2017，36（6）：67-72.2 刘坚，刘红梅.基于褥垫层创新设计的 CFG 桩复合地基在某电排站软基处理中的应用 J.广东水利水电，2020（4）：77-83.3 李兵，叶建雄，刘萍先.基于 PLC 的电排站闸位监控系统的设计 J.南昌工程学院学报，2013，32（6）：64-67.4 罗运祥，苏保林，张倩.基于 SWAT 的平原圩区受控水文过程识别和模拟 J.资源科学，2013，35（3）：594-600.5 王利文.梅州市梅城“07 6”洪水内涝成因分析 J.人民珠江，2009，30（4）：79-81.6 王艳.电排站防渗排水布置与施工技术分析 J.山西水利，2021，37（3）：24-25+32.作者简介 徐国谦（1984-），男，2015 年毕业于东北师范大学行政管理专业，工程师。收稿日期 2022-08-04；修回日期 2022-09-17导流位置导流标准施工时段P=2%外江水位/mP=10%内河施工洪水流量/（m3 s-1）P=10%内河上游水位/mP=10%内河下游水位/mP=10%导流明渠水位/m重建东围排涝站P=2%P=10%10 月次年3 月5.17110.603.843.443.843.44（进口出口）（上接第 50 页）设计与施工53