福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)防洪排澇體系綜合運(yùn)用分析

陸 青

（福建省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，350001，福州）

一、區(qū)域概況

福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)規(guī)劃總面積約60 km2，人口規(guī)模40萬(wàn)人，其中師生20萬(wàn)人，屬中等城市。目前福州大學(xué)、福建師范大學(xué)、福建醫(yī)科大學(xué)、福建中醫(yī)學(xué)院、閩江學(xué)院、福州技術(shù)學(xué)院等已進(jìn)駐。

該區(qū)域外洪主要來(lái)自閩江，內(nèi)洪主要來(lái)自溪源溪，溪源溪流域面積約208 km2，是福建省暴雨中心區(qū)。臺(tái)風(fēng)、暴雨期間，溪源溪易發(fā)生大洪水，但此時(shí)閩江水位較低，內(nèi)澇多可閘排；梅雨期溪源溪洪水較小，閩江洪水位較高，內(nèi)澇需由泵站抽排。

閩江下游河道受徑流和潮流兩個(gè)方面的影響，一般馬尾以上受徑流控制，馬尾以下受潮汐控制，閩清梅溪口以下為感潮區(qū)。閩江洪水主要有梅雨型和臺(tái)風(fēng)雨型兩種，梅雨型洪水一般出現(xiàn)在4～7月上旬（梅雨期），臺(tái)風(fēng)雨型洪水多出現(xiàn)在7月中旬～10月（臺(tái)風(fēng)雨期）。

溪源溪為山區(qū)性河流，溪源水庫(kù)壩址以上流域山脈險(xiǎn)峻，河道坡降陡，洪水暴漲暴落，洪水一般為單峰，洪水歷時(shí)1～2天。

2000年以前該區(qū)域?yàn)檗r(nóng)地，防洪排澇設(shè)施薄弱，抵御閩江洪水的新洲防洪堤防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，溪源溪水流基本只有一條通道——溪源江，全流域洪水完全由總凈寬34.2 m的葛岐九孔閘排入南港，農(nóng)田幾乎年年受淹，2003年增設(shè)了抽排流量55 m3/s的葛岐排澇泵站強(qiáng)排區(qū)內(nèi)澇水，澇災(zāi)狀況有所減輕，2005年10月的“龍王”臺(tái)風(fēng)、2007年8月的“圣帕”臺(tái)風(fēng)均給該區(qū)域造成嚴(yán)重影響。

二、防洪排澇體系概況

為保障科教強(qiáng)省戰(zhàn)略決策的順利實(shí)施，省委、省政府高度重視福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)防洪治澇體系建設(shè)，規(guī)劃總投資約15億元，根據(jù)該區(qū)域所處流域的地形地貌和水文特性，采取蓄、泄、排、擋等工程措施，做到高水高排，低水低排。防洪排澇體系由“一堤一庫(kù)二洞，三河三站四閘”組成,此外擬開(kāi)挖的旗山湖除了作為景觀湖外還可用于新校區(qū)防洪排澇。整個(gè)工程體系可分為四個(gè)子系統(tǒng)：

①防御閩江洪水子系統(tǒng)。“一堤”即閩江防洪堤，將大學(xué)新校區(qū)防御閩江洪水的標(biāo)準(zhǔn)從50年一遇提高到100年一遇。

②溪源子系統(tǒng)?！耙粠?kù)二洞”分別由溪源水庫(kù)、溪源泄洪洞和大清坑引洪洞（以下簡(jiǎn)稱“二洞”）組成，將溪源水庫(kù)和大清坑壩址以上流域面積104 km2的50年一遇以下（含50年一遇）山洪就近排入閩江，實(shí)現(xiàn)高水高排。

③侯官子系統(tǒng)。“一站一河二閘”分別由侯官排澇站、邱陽(yáng)河、侯官水閘和榕橋節(jié)制閘等組成，排除溪源溪榕橋水閘以上（大清坑、溪源水庫(kù)壩址～榕橋水閘）區(qū)間42.19 km2和邱陽(yáng)河榕橋水閘～侯官水閘區(qū)間8.5 km2的澇水，排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

④葛岐子系統(tǒng)。“二站二河二閘”分別由厚庭排澇站和葛岐排澇站，輪船港和溪源江，葛岐水閘和厚庭水閘等組成，排除溪源溪榕橋水閘下至葛岐水閘區(qū)間53.7km2澇水，排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

旗山湖連接溪源江和輪船港河道，水域面積約30hm2，其功能以城市景觀為主，兼顧防洪排澇。為了加快內(nèi)澇水外排，旗山湖中設(shè)置了分洪道，將溪源江澇水分流至輪船港，旗山湖分洪道從溪源江至輪船港長(zhǎng)度1200 m，底高程 3.10～2.78 m，寬度大于55m。

三、防洪排澇體系綜合運(yùn)用

目前除“二洞”外，其余工程均已完成前期設(shè)計(jì)工作并在實(shí)施中，各工程陸續(xù)竣工投入運(yùn)行。

1.防洪排澇運(yùn)用

（1）溪源子系統(tǒng)的運(yùn)行方式

溪源水庫(kù)控制流域面積83.57km2，防洪高水位104.6m，正常蓄水位97.0 m，主汛期汛限水位85.2m，后汛期汛限水位88 m?？値?kù)容2 428萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容1323萬(wàn)m3。溪源水庫(kù)防洪庫(kù)容大，洪峰來(lái)臨時(shí)，水庫(kù)水位多處于防洪高水位以下，可以根據(jù)洪水預(yù)報(bào)信息，提前加大泄量。

溪源水庫(kù)分以下兩種情況進(jìn)行調(diào)度：

①“二洞”實(shí)施后

當(dāng)庫(kù)水位低于或等于102.6 m時(shí)，由溪源泄流洞泄洪。

當(dāng)庫(kù)水位高于102.6 m時(shí)，a.入庫(kù)最大流量小于等于1970m3/s（P=1%），庫(kù)水位不大于104.1m，由溪源泄洪洞泄洪；庫(kù)水位大于104.1 m，由溪源放水洞和溪源泄流洞下泄。b.若入庫(kù)最大流量大于1970 m3/s（P=1%）或庫(kù)水位超過(guò)105.6m，溪源水庫(kù)所有泄洪洞和閘門(mén)敞開(kāi)泄洪。

②“二洞”實(shí)施前

由于“二洞”安排在遠(yuǎn)期實(shí)施，近期溪源水庫(kù)和大清坑壩址以上流域面積104 km2的山洪將進(jìn)入下游大學(xué)新校區(qū)，為了減輕下游防洪壓力，溪源水庫(kù)的調(diào)度在保證大壩自身安全的前提下，應(yīng)根據(jù)下游水文情勢(shì)和排澇設(shè)施的運(yùn)行情況采取錯(cuò)峰調(diào)度，同時(shí)降低水庫(kù)汛限水位，增加防洪庫(kù)容，將次汛期汛限水位降低至同主汛期一致。

若庫(kù)水位低于防洪高水位104.6m，且入庫(kù)最大流量小于1 970 m3/s，控制水庫(kù)下泄流量，盡量使榕橋處水位不高于7.4m。若庫(kù)水位高于防洪高水位104.6 m，且入庫(kù)最大流量大于1 970 m3/s，或庫(kù)水位超過(guò) 104.6 m，以保壩安全進(jìn)行調(diào)度，水庫(kù)泄流洞和閘門(mén)敞開(kāi)泄洪。

（2）侯官子系統(tǒng)運(yùn)行方式

①榕橋節(jié)制閘

榕橋節(jié)制閘地處三個(gè)子系統(tǒng)的交界口，可控制溪源溪進(jìn)入大學(xué)新校區(qū)的水量。其閘下水位受葛岐子系統(tǒng)區(qū)間來(lái)水及其排澇設(shè)施運(yùn)行的影響，當(dāng)閘上水位不高于閘下水位時(shí)，閘關(guān)閉，此時(shí)上游不分流至溪源江；當(dāng)閘上水位高于閘下水位時(shí)，閘開(kāi)啟,控制下泄部分流量入溪源江。

當(dāng)侯官水閘外（指閩江,下同）水位不高于6.1 m時(shí)，關(guān)閉榕橋水閘，使溪源溪中上游洪水完全由侯官水閘自排入外江；當(dāng)侯官水閘外水位高于6.1 m，侯官水閘泵站聯(lián)合運(yùn)行，當(dāng)下游新校區(qū)來(lái)水不超過(guò)設(shè)計(jì)洪水時(shí)（以榕橋閘下水位不高于7.0 m為控制），分流部分流量至溪源江；當(dāng)下游新校區(qū)來(lái)水超過(guò)設(shè)計(jì)洪水時(shí)，榕橋閘關(guān)閉,盡量不分流至溪源江。

②侯官閘站

當(dāng)侯官閘內(nèi)水位不高于外水位時(shí)，閘關(guān)閉；當(dāng)侯官閘內(nèi)水位高于外水位時(shí)，閘開(kāi)啟泄水。在排澇過(guò)程中，根據(jù)外江水位漲落情況控制閘內(nèi)水位,最低至閘底高程。

梅雨期，閩江持續(xù)高水位時(shí)間較長(zhǎng)，侯官泵站設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位為6.3 m。當(dāng)溪源溪發(fā)生洪水且侯官水閘外水位高于內(nèi)水位時(shí)，啟用侯官排澇站抽排，侯官泵站的起排水位為4m。

臺(tái)風(fēng)雨期，外水位均較低，多年平均水位為6.1m，一般情況邱陽(yáng)河洪水可由侯官水閘自排入閩江。

③邱陽(yáng)河

邱陽(yáng)河不僅是排水通道，還可為侯官片區(qū)蓄澇。當(dāng)預(yù)報(bào)有較大暴雨時(shí)，提前開(kāi)啟侯官閘泵排水，“騰河蓄澇”將邱陽(yáng)河出口處水位降至汛期限制水位4.0 m以下。邱陽(yáng)河汛限水位至設(shè)計(jì)水位之間具有55萬(wàn)m3的調(diào)蓄庫(kù)容。

通過(guò)本系統(tǒng)排澇工程聯(lián)合運(yùn)行后，邱陽(yáng)河從侯官水閘～榕橋水閘的設(shè)計(jì)洪水位為6.3～7.34 m，滿足邱陽(yáng)河榕橋以下的豎向標(biāo)高要求；此外，邱陽(yáng)河兩岸地勢(shì)較高，可作為新校區(qū)高水高排的應(yīng)急通道。

（3）葛岐子系統(tǒng)運(yùn)行方式

①葛岐閘站

當(dāng)葛岐閘閘內(nèi)水位不高于外水位時(shí)，閘關(guān)閉；當(dāng)內(nèi)水位高于外水位時(shí)，閘開(kāi)啟泄水。在排澇過(guò)程中根據(jù)外江水位漲落情況，閘內(nèi)水位最低可降至閘底高程。

葛岐泵站設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位為5.41 m。當(dāng)溪源江發(fā)生洪水且葛岐水閘閘外水位高于內(nèi)水位時(shí)，啟用葛岐排澇站抽排，葛岐泵站的起排水位為3.5m。

②厚庭閘站

厚庭閘站運(yùn)行方式同葛岐閘站。厚庭閘站設(shè)計(jì)內(nèi)澇水位為5.7m。

③溪源江、輪船港、旗山湖

溪源江、輪船港不僅是排水通道，還為葛岐片區(qū)蓄澇。當(dāng)預(yù)報(bào)有較大暴雨時(shí)，提前開(kāi)啟葛岐、厚庭閘泵排水，將溪源江、輪船港出口處內(nèi)水位降至汛限水位3.5 m以下，溪源江、輪船港和旗山湖水域從汛限水位至設(shè)計(jì)水位之間約有330萬(wàn)m3的調(diào)蓄庫(kù)容可供“騰河蓄澇”。

通過(guò)本系統(tǒng)排澇工程聯(lián)合運(yùn)行后，溪源江從葛岐水閘～榕橋水閘的設(shè)計(jì)澇水位為5.41～7.26 m，輪船港從厚庭水閘～岐頭（溪源江蔗洲分流口）設(shè)計(jì)澇水位為5.70～6.18m。滿足河流沿線的豎向標(biāo)高要求。

2.生態(tài)景觀運(yùn)用

新校區(qū)防洪排澇體系的建成，使其內(nèi)河不僅可排水、蓄洪,而且兼具生態(tài)、景觀等多重功能,提升新校區(qū)品位。通過(guò)防洪排澇體系的調(diào)度運(yùn)用,不僅使區(qū)內(nèi)內(nèi)河水體相互連通，而且可利用閩江的潮漲潮落,使內(nèi)河水體得以充分流動(dòng)并交換，從而大大改善內(nèi)河水質(zhì)。

葛岐子系統(tǒng)內(nèi)河生態(tài)景觀水位控制在4.0～5.0 m，侯官子系統(tǒng)生態(tài)景觀水位控制在4.5～6.0m。當(dāng)溪源江來(lái)水較多時(shí)，內(nèi)河生態(tài)景觀水源主要為溪源江；當(dāng)溪源江來(lái)水較少時(shí)，內(nèi)河生態(tài)景觀水源主要為閩江。具體運(yùn)行如下：

（1）生態(tài)景觀水源為溪源江時(shí)

豐水期（4～9月），旗山湖平均流量約9.55m3/s，若新校區(qū)水域水位從3 m起補(bǔ)水，通過(guò)補(bǔ)水后若使水位達(dá)5 m，須補(bǔ)水量為412萬(wàn)m3，蓄水時(shí)段約需5日；若使水位達(dá)4m，須補(bǔ)水量為268萬(wàn)m3，蓄水時(shí)段約需3.25日?？筛鶕?jù)需要利用上游溪源水庫(kù)放水補(bǔ)充。

（2）生態(tài)景觀水源為閩江時(shí)

新校區(qū)地處閩江下游感潮河段，可利用感潮河流的水動(dòng)力特性進(jìn)行水資源調(diào)度，將閩江水引入內(nèi)河，增加內(nèi)河水量，美化水景觀，提高內(nèi)河水環(huán)境承載能力。

閩江侯官處水位高于厚庭、葛岐。閩江中枯水時(shí)，侯官至葛岐的潮水位見(jiàn)表1。

①閩江非枯水期時(shí)

由表1可知，閩江非枯水期時(shí)，水位較高，可利用侯官水閘納潮，控制邱陽(yáng)河水位不超過(guò)6.0m，通過(guò)榕橋水閘控制以保持邱陽(yáng)河較高的水位，使榕橋至葛岐形成一定的水力坡度，然后由榕橋水閘放水入下游河道，再由厚庭和葛岐水閘排入閩江，區(qū)內(nèi)內(nèi)河水體流向自上而下，與閩江水流方向一致，有利于內(nèi)河水環(huán)境。

經(jīng)分析，閩江中水小潮時(shí)利用侯官水閘納引閩江水，邱陽(yáng)河納潮初始水位為4.0 m，一個(gè)潮周期可引水量359萬(wàn)m3，新校區(qū)內(nèi)河水位可達(dá)4.9m。

②閩江枯水期時(shí)

從表1可以看出，閩江枯水時(shí)期，閩江潮水位較低，潮差較大，新校區(qū)閩江沿岸水閘均須進(jìn)行納潮。水閘納潮運(yùn)行如下：

當(dāng)外水位高于內(nèi)水位時(shí)開(kāi)閘納潮，否則關(guān)閘，使水位滿足景觀要求。

表1 閩江中枯水時(shí)潮水位

控制侯官水閘內(nèi)水位不低于4.0 m，當(dāng)外水位低于4.0 m時(shí)關(guān)閘；控制厚庭水閘和葛岐水閘內(nèi)水位不低于3.0m，當(dāng)外水位低于3.0m時(shí)關(guān)閘。

經(jīng)分析，當(dāng)枯水小潮時(shí)，邱陽(yáng)河利用侯官水閘納引閩江水，納潮初始水位為4.0m，納潮后其水位將達(dá)4.5 m；輪船港、溪源江和旗山湖利用厚庭水閘和葛岐水閘納引閩江水，輪船港和溪源江納潮初始水位為3.0 m，納潮后輪船港、溪源江和旗山湖水位將達(dá)4.0m。

由于閩江枯水小潮時(shí)水量少、閩江侯官～葛岐河段的高潮水位為4.59～4.02m，水位較低，不利于內(nèi)河納潮，同時(shí)考慮近年閩江河床下切，水位下降等因素，該水位的保證率約90%，通過(guò)新校區(qū)水閘的運(yùn)行，可保證邱陽(yáng)河內(nèi)河水位為4.5m，葛岐片內(nèi)河水位為4.0m，滿足生態(tài)景觀水位要求。

四、結(jié)論及建議

福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)建立了比較完善的防洪排澇工程體系，通過(guò)綜合運(yùn)用，不僅能保證防洪排澇安全，而且可改善水環(huán)境，美化水景觀，提升城市品質(zhì)。為了新校區(qū)防洪排澇系統(tǒng)更加科學(xué)合理的運(yùn)用，建議如下：

①盡快建設(shè)溪源溪流域水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)設(shè)備重點(diǎn)分布于溪源水庫(kù)、排澇水閘、內(nèi)河汊口等關(guān)鍵控制點(diǎn)。

②建立新校區(qū)城市洪澇與溪源溪流域汛情風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)。成立溪源溪流域水利管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)流域內(nèi)的水利設(shè)施統(tǒng)一運(yùn)行管理。

③新校區(qū)地處閩江感潮河道，流域內(nèi)擁有水庫(kù)、水閘、泵站等水流控制工程較多，內(nèi)河水系縱橫交錯(cuò)，流態(tài)復(fù)雜，內(nèi)河及湖泊屬寬淺型，水流緩慢，容易淤積，應(yīng)建立水動(dòng)力模型和水質(zhì)模型，通過(guò)模型優(yōu)化工程體系調(diào)度。