原创论文︱基于内涝治理的福州某市政雨水泵站优化设计
中国给水排水
排水管理
摘要：为缓解极端暴雨天气带来的内涝问题，以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域雨水排放系统为例，分析了现状排水系统存在的问题，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，暴雨情况下启动雨水泵站进行强排，实现雨水的快速排放，以有效解决区域的内涝问题。
摘要：为缓解极端暴雨天气带来的内涝问题，以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域雨水排放系统为例，分析了现状排水系统存在的问题，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，暴雨情况下启动雨水泵站进行强排，实现雨水的快速排放，以有效解决区域的内涝问题。因泵站选址位置狭窄、场地受限，故分别在绿化带、河道上方建设雨水泵站，同时对泵站总平面进行优化设计，共用管理房及变配电房，达到了预期效果。
作者简介：林兰娜，硕士，市政给排水工程师，注册咨询师，主要从事市政给排水及水环境治理等相关设计工作。
近年来，极端暴雨天气事件频发，市政排水系统超负荷运行，城市内涝问题层出不穷，对全国各地的经济和生态环境造成了重大影响。如何在不加重市政排水系统负荷的前提下有效地解决内涝问题，实现雨水的快速排放，是目前排水工程设计研究的重、难点之一。
以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域内涝治理为例，对该区域的雨水排放系统进行研究。在对现状系统进行充分评估的基础上提出切实可行的工程措施，以有效减轻内涝对该区域经济和生态环境的影响，可为其他相似区域的内涝治理提供借鉴。
0
1
研究区域概况
1.1 工程背景
马尾长安投资区位于福州市东部，依托国家级开发区的政策优势和近台的地理优势，成为福州市重要的台商投资区，也是福建省著名的侨乡。长盈工业园、长柄工业园是投资区重要的组成部分（长柄村也位于该投资区内），分别分布于5号排洪渠两侧。该区域地处闽江口强感潮区，长年受暴雨、高潮水位等自然灾害的侵袭，不仅对区域的工业和经济造成重大损失，还影响长柄村1200户村民的出行及安全，严重制约了该投资区的建设与发展。
1.2 现状排水及内涝情况
5号排洪渠现状水面宽度约30.0m，两侧片区及道路雨水均通过管道直接排入排洪渠，现状雨水系统如图1所示。其中排洪渠西侧共3个雨水排放口，即长盈工业园通过长兴路d600~1000mm雨水管道、长源路d1000mm雨水管道排入排洪渠；盛美村部分区域及长天工业园通过长盛路d1400mm雨水管道，经出口加工区一期内部道路d1400mm雨水管道排入排洪渠。排洪渠东侧共4个雨水排放口，分别通过新104国道d1800mm雨水管道、长兴路d1000mm雨水管道、旧104国道d1600mm雨水管道及出口加工区一期内部道路d1600mm雨水管道排入排洪渠。长柄村雨水则是通过现状明渠转输至4号路现状4.0m×1.6m雨水暗涵，经支流河道排入排洪渠。
Image
图1 区域现状雨水系统
该区域共设置长柄村及排洪渠两座水闸。极端暴雨天气下，排洪渠水闸打开，长柄村水闸关闭，排洪渠水位高，洪水倒灌，致使长盈工业园、长柄工业园内涝频繁；长柄村水闸建设时间较久，无法起到拦截功能，村庄配置的应急泵抽排流量小，无法有效应对暴雨天气，因此受灾严重。2016年台风“鲶鱼”导致的内涝情况如图2所示。3个主要涝点区域的积水深度达0.3~2.0m。
Image
图2 区域现状竖向及涝水分布
1.3 现状问题及分析
根据现状管线及相关上位规划资料分析，该区域内涝主要原因有：①5号排洪渠为山洪专用行泄通道，排洪渠设计时未考虑城区雨水流量，但区域现状雨水均采用重力流形式排入5号排洪渠，致使极端暴雨情况下排洪渠雨水超标排放；②5号排洪渠设计水面线标高为6.2~6.4m，区域现状地块标高为5.5~7.0m，存在顶托现象，而地势低洼处雨水倒灌，发生内涝现象；③区域地处闽江口强感潮区，常年受暴雨、高潮水位等自然灾害的侵袭，且现状长柄村水闸年久失修，排洪渠沿线未设置强排设施。
0
2
总体排水系统设计方案
2.1 内涝治理思路
针对排洪渠雨水超标排放问题，鉴于现状排水系统已形成，在极端暴雨情况下仍需将市政雨水及山洪水进行分流；针对雨水通过排放口倒灌至地块的问题，拟将区域的雨水排放口进行整合，对部分排口进行封堵，统一排放口进行雨水排放；针对区域常年遭受暴雨、高潮水位的影响，更换/新建长柄村水闸，同时拟设置雨水泵站进行抽排。
2.2 设计方案
根据对现场情况的调研及查阅规划资料，若在区域下游（即5号排洪渠与闽江口交汇处）统一设置雨水泵站进行集中抽排，因该地块规划层面上属于海域，无法选址；同时结合区域出口加工区一期地块标高较高，历史上未出现内涝积水现象，综合评估方案的技术性、可实施性以及土地资源、工程造价等因素，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，实现雨水的快速排放，分别设置雨水泵站解决长盈工业园、长柄工业园及长柄村的内涝问题。
对于5号排洪渠西侧，将现有两个雨水排放口进行封堵，在长源路敷设d1800mm雨水管道，将两个排放口接至1#雨水泵站进行抽排；对于5号排洪渠东侧，将新104国道d1800mm雨水管道、长兴路d1000mm雨水管道排放口进行封堵，将长兴路、4号路的雨水管通过2.7m×1.1m箱涵、d1000mm雨水管道接入现状暗涵后转输至现状支流河道，在河道上方建设2#雨水泵站进行抽排。整体方案设计见图3。
Image
图3 片区整体雨水系统方案设计
0
3
泵站主体设计
3.1 泵站设计规模
泵站雨水量计算公式如下：
Image
式中：q为设计暴雨强度，L/（hm2·s）；Q为雨水设计流量，L/s；P为设计重现期；t为降雨历时，min；Ψ为综合径流系数；F为汇水面积，hm2。
根据马尾新城闽江口组团长安片区排水工程专项规划，长安片区雨水系统设计重现期为2~3年一遇；重要干道等重要地区采用3~5年一遇，一般地区采用2年一遇。此次泵站主要考虑解决市政雨水问题，同时基于区域的重要性，重现期取5年一遇。计算结果见表1，泵站流量分别为6.0、10.0m3/s。
表1 1#、2#雨水泵站设计参数
Image
3.2 泵站总平面设计
共设置2座雨水泵站，分别服务于5号排洪渠两侧地块。
对于排洪渠西侧，现状工业园区已形成，仅长源路与5号排洪渠之间有约13.0m的绿化带。该项目需要在不破坏现状排洪渠走向、不影响现状长源路通车的情况下设置1#雨水泵站，因此泵站位置选在长源路与旧104国道交叉口西北处，采用条状设计，在满足工艺设计的前提下尽量减少对周边环境的影响。同时考虑到用地有限及管理问题，1#雨水泵站与2#雨水泵站共用配电房和管理用房。
对于排洪渠东侧，由于现状工业园区围墙与排洪渠驳岸仅有4.7m的绿化带，无法设置雨水泵站，且下游无其他用地，因此考虑充分利用现状支流河道，重建长柄村水闸，设置2#雨水泵站。同时在不影响河道过水的情况下，在河道上方设置混凝土板，建设管理房和变配电房。利用现状河道作为泵站的集水池，保障雨水泵站的运行。
3.3 泵站工艺设计
3.3.1 工艺流程
1#泵站设置格栅除污机2台，并配置栅渣输送机。雨水经进水管道进入闸门井进行流量分配后，通过安装在格栅井中的格栅除污机拦截杂物后，进入泵房集水井。在小雨、中雨、常水位等情况下，通往格栅的闸门关闭，雨水自流进入5号排洪渠。当排洪渠水位高于5.5m时，开启格栅前闸门，关闭雨水管排入排洪渠的闸门，雨水经格栅井进入泵房集水井，强排至排洪渠。1#雨水泵站的平面及剖面图如图4所示。
Image
图4 1#雨水泵站的平面和剖面图
2#雨水泵站平面及剖面图如图5所示。
Image
Image
图5 2#雨水泵站的平面图和剖面图
2#雨水泵站设置格栅除污机3台，并配置栅渣输送机。雨水经暗涵流入支流河道，通过安装在格栅池中的格栅除污机拦截杂物后，进入集水池。同时将现状长柄村水闸更换成液压式闸门，在小雨、中雨、常水位等情况下，通往格栅的闸门关闭，支流河道自流进入排洪渠。当排洪渠水位高于5.0m时，开启格栅前闸门，关闭液压式闸门，雨水经格栅井进入集水池，强排至排洪渠。
3.3.2 泵型及数量选择
雨水泵采用潜水轴流泵，设计排水流量为6.0~10.0m3/s。根据前池各控制水位和各频率潮位，确定进水池各特征水位、扬程（见表2）。
表2 特征水位、扬程、流量汇总
Image
根据特征扬程和设计排涝流量，各泵站选用机组及性能参数见表3。
表3 泵站机组参数汇总
Image
0
4
设计特点及运行效果
4.1 设计特点
① 充分分析现状雨水系统及内涝情况，暴雨时将市政雨水与山洪水系统分开，以有效解决区域河道水位顶托及倒灌问题。
② 采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，在河道两侧分别设置雨水泵站进行强排，独立运行，实现雨水的快速排放，增强系统的灵活调度功能。
③ 充分利用河道底高程，在小雨、中雨、常水位等情况下采用重力自排至河道，在高水位及大雨情况下采用水泵抽排方式，减少运行费用。
④ 结合现状及用地条件针对性设置泵站，1#雨水泵站充分利用绿化带进行总平面设计，2#雨水泵站则利用河道作为前池，在不影响区域河道过流的情况下，上跨河道设置变配电房和管理房，统一进行智慧化管理。
4.2 运行效果
1#、2#雨水泵站主体设备已于2023年6月试运行，并经受住2023年7月台风“杜苏芮”、2023年9月台风“海葵”的考验，现场泵站运行情况较好，未发生大范围积水现象。该项目工程费用约4500万元，其中雨水泵站约3300万元、配套管道约1200万元。
0
5
结语
在分析福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域现状雨水系统以及内涝情况的基础上，发现区域存在市政雨水与山洪水未分开、排洪渠高水位运行导致倒灌、长柄村应急水泵流量太小等问题，故提出“分而治之、分区块排水”的设计思路，同时在现场用地条件受限的情况下，针对性地对两座雨水泵站总平面进行设计，有效解决了该区域的内涝问题，可为未来的城市规划与建设提供参考。
本文的完整版刊登在《中国给水排水》2024年第22期，作者及单位如下：
基于内涝治理的福州某市政雨水泵站优化设计
林兰娜
（福州市规划设计研究院集团有限公司，福建 福州 350108）
参考文献引用的标准著录格式：
林兰娜.基于内涝治理的福州某市政雨水泵站优化设计[J].中国给水排水,2024,40(22):63-67.
LIN Lanna.Optimal design of a municipal stormwater pumping station based on waterlogging control in Fuzhou[J].China Water & Wastewater,2024,40(22):63-67(in Chinese).
编辑：衣春敏
制作：文 凯
审核：李德强
原创论文︱基于内涝治理的福州某市政雨水泵站优化设计
摘要：为缓解极端暴雨天气带来的内涝问题，以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域雨水排放系统为例，分析了现状排水系统存在的问题，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，暴雨情况下启动雨水泵站进行强排，实现雨水的快速排放，以有效解决区域的内涝问题。
摘要：为缓解极端暴雨天气带来的内涝问题，以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域雨水排放系统为例，分析了现状排水系统存在的问题，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，暴雨情况下启动雨水泵站进行强排，实现雨水的快速排放，以有效解决区域的内涝问题。因泵站选址位置狭窄、场地受限，故分别在绿化带、河道上方建设雨水泵站，同时对泵站总平面进行优化设计，共用管理房及变配电房，达到了预期效果。
作者简介：林兰娜，硕士，市政给排水工程师，注册咨询师，主要从事市政给排水及水环境治理等相关设计工作。
近年来，极端暴雨天气事件频发，市政排水系统超负荷运行，城市内涝问题层出不穷，对全国各地的经济和生态环境造成了重大影响。如何在不加重市政排水系统负荷的前提下有效地解决内涝问题，实现雨水的快速排放，是目前排水工程设计研究的重、难点之一。
以福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域内涝治理为例，对该区域的雨水排放系统进行研究。在对现状系统进行充分评估的基础上提出切实可行的工程措施，以有效减轻内涝对该区域经济和生态环境的影响，可为其他相似区域的内涝治理提供借鉴。
马尾长安投资区位于福州市东部，依托国家级开发区的政策优势和近台的地理优势，成为福州市重要的台商投资区，也是福建省著名的侨乡。长盈工业园、长柄工业园是投资区重要的组成部分（长柄村也位于该投资区内），分别分布于5号排洪渠两侧。该区域地处闽江口强感潮区，长年受暴雨、高潮水位等自然灾害的侵袭，不仅对区域的工业和经济造成重大损失，还影响长柄村1200户村民的出行及安全，严重制约了该投资区的建设与发展。5号排洪渠现状水面宽度约30.0m，两侧片区及道路雨水均通过管道直接排入排洪渠，现状雨水系统如图1所示。其中排洪渠西侧共3个雨水排放口，即长盈工业园通过长兴路d600~1000mm雨水管道、长源路d1000mm雨水管道排入排洪渠；盛美村部分区域及长天工业园通过长盛路d1400mm雨水管道，经出口加工区一期内部道路d1400mm雨水管道排入排洪渠。排洪渠东侧共4个雨水排放口，分别通过新104国道d1800mm雨水管道、长兴路d1000mm雨水管道、旧104国道d1600mm雨水管道及出口加工区一期内部道路d1600mm雨水管道排入排洪渠。长柄村雨水则是通过现状明渠转输至4号路现状4.0m×1.6m雨水暗涵，经支流河道排入排洪渠。
图1 区域现状雨水系统
该区域共设置长柄村及排洪渠两座水闸。极端暴雨天气下，排洪渠水闸打开，长柄村水闸关闭，排洪渠水位高，洪水倒灌，致使长盈工业园、长柄工业园内涝频繁；长柄村水闸建设时间较久，无法起到拦截功能，村庄配置的应急泵抽排流量小，无法有效应对暴雨天气，因此受灾严重。2016年台风“鲶鱼”导致的内涝情况如图2所示。3个主要涝点区域的积水深度达0.3~2.0m。
图2 区域现状竖向及涝水分布
根据现状管线及相关上位规划资料分析，该区域内涝主要原因有：①5号排洪渠为山洪专用行泄通道，排洪渠设计时未考虑城区雨水流量，但区域现状雨水均采用重力流形式排入5号排洪渠，致使极端暴雨情况下排洪渠雨水超标排放；②5号排洪渠设计水面线标高为6.2~6.4m，区域现状地块标高为5.5~7.0m，存在顶托现象，而地势低洼处雨水倒灌，发生内涝现象；③区域地处闽江口强感潮区，常年受暴雨、高潮水位等自然灾害的侵袭，且现状长柄村水闸年久失修，排洪渠沿线未设置强排设施。针对排洪渠雨水超标排放问题，鉴于现状排水系统已形成，在极端暴雨情况下仍需将市政雨水及山洪水进行分流；针对雨水通过排放口倒灌至地块的问题，拟将区域的雨水排放口进行整合，对部分排口进行封堵，统一排放口进行雨水排放；针对区域常年遭受暴雨、高潮水位的影响，更换/新建长柄村水闸，同时拟设置雨水泵站进行抽排。根据对现场情况的调研及查阅规划资料，若在区域下游（即5号排洪渠与闽江口交汇处）统一设置雨水泵站进行集中抽排，因该地块规划层面上属于海域，无法选址；同时结合区域出口加工区一期地块标高较高，历史上未出现内涝积水现象，综合评估方案的技术性、可实施性以及土地资源、工程造价等因素，总体采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，实现雨水的快速排放，分别设置雨水泵站解决长盈工业园、长柄工业园及长柄村的内涝问题。对于5号排洪渠西侧，将现有两个雨水排放口进行封堵，在长源路敷设d1800mm雨水管道，将两个排放口接至1#雨水泵站进行抽排；对于5号排洪渠东侧，将新104国道d1800mm雨水管道、长兴路d1000mm雨水管道排放口进行封堵，将长兴路、4号路的雨水管通过2.7m×1.1m箱涵、d1000mm雨水管道接入现状暗涵后转输至现状支流河道，在河道上方建设2#雨水泵站进行抽排。整体方案设计见图3。
图3 片区整体雨水系统方案设计
式中：q为设计暴雨强度，L/（hm2·s）；Q为雨水设计流量，L/s；P为设计重现期；t为降雨历时，min；Ψ为综合径流系数；F为汇水面积，hm2。根据马尾新城闽江口组团长安片区排水工程专项规划，长安片区雨水系统设计重现期为2~3年一遇；重要干道等重要地区采用3~5年一遇，一般地区采用2年一遇。此次泵站主要考虑解决市政雨水问题，同时基于区域的重要性，重现期取5年一遇。计算结果见表1，泵站流量分别为6.0、10.0m3/s。
表1 1#、2#雨水泵站设计参数
共设置2座雨水泵站，分别服务于5号排洪渠两侧地块。对于排洪渠西侧，现状工业园区已形成，仅长源路与5号排洪渠之间有约13.0m的绿化带。该项目需要在不破坏现状排洪渠走向、不影响现状长源路通车的情况下设置1#雨水泵站，因此泵站位置选在长源路与旧104国道交叉口西北处，采用条状设计，在满足工艺设计的前提下尽量减少对周边环境的影响。同时考虑到用地有限及管理问题，1#雨水泵站与2#雨水泵站共用配电房和管理用房。对于排洪渠东侧，由于现状工业园区围墙与排洪渠驳岸仅有4.7m的绿化带，无法设置雨水泵站，且下游无其他用地，因此考虑充分利用现状支流河道，重建长柄村水闸，设置2#雨水泵站。同时在不影响河道过水的情况下，在河道上方设置混凝土板，建设管理房和变配电房。利用现状河道作为泵站的集水池，保障雨水泵站的运行。1#泵站设置格栅除污机2台，并配置栅渣输送机。雨水经进水管道进入闸门井进行流量分配后，通过安装在格栅井中的格栅除污机拦截杂物后，进入泵房集水井。在小雨、中雨、常水位等情况下，通往格栅的闸门关闭，雨水自流进入5号排洪渠。当排洪渠水位高于5.5m时，开启格栅前闸门，关闭雨水管排入排洪渠的闸门，雨水经格栅井进入泵房集水井，强排至排洪渠。1#雨水泵站的平面及剖面图如图4所示。
图4 1#雨水泵站的平面和剖面图
图5 2#雨水泵站的平面图和剖面图
2#雨水泵站设置格栅除污机3台，并配置栅渣输送机。雨水经暗涵流入支流河道，通过安装在格栅池中的格栅除污机拦截杂物后，进入集水池。同时将现状长柄村水闸更换成液压式闸门，在小雨、中雨、常水位等情况下，通往格栅的闸门关闭，支流河道自流进入排洪渠。当排洪渠水位高于5.0m时，开启格栅前闸门，关闭液压式闸门，雨水经格栅井进入集水池，强排至排洪渠。雨水泵采用潜水轴流泵，设计排水流量为6.0~10.0m3/s。根据前池各控制水位和各频率潮位，确定进水池各特征水位、扬程（见表2）。
表2 特征水位、扬程、流量汇总
根据特征扬程和设计排涝流量，各泵站选用机组及性能参数见表3。
表3 泵站机组参数汇总
① 充分分析现状雨水系统及内涝情况，暴雨时将市政雨水与山洪水系统分开，以有效解决区域河道水位顶托及倒灌问题。② 采用“分而治之、分区块排水”的设计思路，在河道两侧分别设置雨水泵站进行强排，独立运行，实现雨水的快速排放，增强系统的灵活调度功能。③ 充分利用河道底高程，在小雨、中雨、常水位等情况下采用重力自排至河道，在高水位及大雨情况下采用水泵抽排方式，减少运行费用。④ 结合现状及用地条件针对性设置泵站，1#雨水泵站充分利用绿化带进行总平面设计，2#雨水泵站则利用河道作为前池，在不影响区域河道过流的情况下，上跨河道设置变配电房和管理房，统一进行智慧化管理。1#、2#雨水泵站主体设备已于2023年6月试运行，并经受住2023年7月台风“杜苏芮”、2023年9月台风“海葵”的考验，现场泵站运行情况较好，未发生大范围积水现象。该项目工程费用约4500万元，其中雨水泵站约3300万元、配套管道约1200万元。在分析福州马尾长安投资区5号排洪渠周边区域现状雨水系统以及内涝情况的基础上，发现区域存在市政雨水与山洪水未分开、排洪渠高水位运行导致倒灌、长柄村应急水泵流量太小等问题，故提出“分而治之、分区块排水”的设计思路，同时在现场用地条件受限的情况下，针对性地对两座雨水泵站总平面进行设计，有效解决了该区域的内涝问题，可为未来的城市规划与建设提供参考。
本文的完整版刊登在《中国给水排水》2024年第22期，作者及单位如下：
（福州市规划设计研究院集团有限公司，福建 福州 350108）
林兰娜.基于内涝治理的福州某市政雨水泵站优化设计[J].中国给水排水,2024,40(22):63-67.
LIN Lanna.Optimal design of a municipal stormwater pumping station based on waterlogging control in Fuzhou[J].China Water & Wastewater,2024,40(22):63-67(in Chinese).
制作：文 凯
审核：李德强
