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百余年历经沧桑 新世纪再续辉煌——后湖排水站建设回顾与展望

更新时间:2016-07-05

1.前言

2017年5月29日,随着后湖四期泵站主机组的一声轰鸣,股股渍水从出江拍门处喷涌而出,标志着后湖四期泵站已具备应急抽排能力。后湖四期泵站建成后,后湖排水站成为拥有110KV变电站、二期泵站、三期泵站、四期泵站、岱山闸等子系统的大型排水枢纽工程,共装有大型机组29台,总装机容量32300kw,总抽排能力达249m³/s,成为亚洲最大城市排水泵站。后湖排水站位于武汉市汉口解放大堤北端里程碑约3km处,站区占地面积约320亩,担负着武汉市汉口地区西起新华路、东至长江边、南达中山大道、北抵张公堤约51.4平方公里汇水面积的雨、污水的抽排任务,服务人口约200万人,为汉口地区的环境效益、经济效益和社会效益发挥了巨大的作用。

2.后湖排水站的建站史

后湖排水站是一座历史悠久的排水泵站,建站历史最早可追溯到清朝,历时半个世纪,从无到有,成为武汉市历史最早的城市排水泵站。

2.1 清政府修建张公堤、岱山闸[1]

清光绪三十一年(1905年),为治理水患,确保汉口安全,在清朝政府湖广总督张之洞的主持下,修筑了后湖长堤,后人称张公堤,当时全堤长度约20公里,工程费白银八十万两。自建堤后,汉口与东西湖分开,后湖几十万亩低洼之地上升成陆地,汉口市区由此极大拓展。时人曰:有了张公堤,汉口“从此水灾永绝,且堤内皆成肥田。” 完全可以这样说:没有张公堤,难有大汉口。张之洞在1905年修建张公堤的同时,在汉口岱家山修建了一座2.6m*3.26m的石拱排水闸——岱山闸,闸底标高18.5米(注:此处及以下为吴淞高程),开挖一条长1.6公里的河道,使之与黄孝河相连,引黄孝河之水经岱山闸流经朱家河进入长江。当时,每遇汛期来临,即关闭闸门,汉口地区的雨、污水皆调蓄于城郊低洼湖塘之中;冬春季节,江水退去则开闸放水,汉口城区完全处于半年蓄水、半年自排的状况。岱山闸的修建是后湖排水站最早的历史雏形。

2.2 民国政府修建岱山排水站

1931年7月,长江流域发生罕见洪水,汉口铁路大堤丹水池段溃口,整个后湖和汉口郊区一片汪洋,连张公堤顶都被淹没,8月2日长江江汉关水位达到最高水位27.12米,单洞门溃口,整个汉口被淹,尸横遍野,损失惨重。8月19日江汉关水位达到最高水位28.28米,是自1865年有水文记录以来至1954年初的最高水位。此后长江大堤经过维修加固,1935年长江流域再次发生大洪水,7月14日江汉关水位达到最高水位27.58米,但有了1931年大水的教训,经防汛抢险,战胜了当年的大洪水。外洪虽然暂时解决,但汉口地区地势低洼,由长江大堤、汉江大堤、张公堤等合围而成,是典型的盆地,内涝的问题日益尖锐。1935年12月,经国民汉口市政府决策,在岱家山建大型排水泵站,岱山排水站选址在岱山闸内侧,引岱山闸自排流道流水入前池,安装轴流式水泵4台,每台流量0.25m³/s,总流量1.0m³/s,采用蒸汽机作为动力,1937年6月7日竣工,当日开机试排成功。岱山排水站是中国人自己兴建的第一个大型排水站,也是长江流域第一个永久性大型排水站。防洪有张公堤,汛期排涝有岱山排水站,非汛期排涝有岱山闸,本以为外洪内涝的问题得以解决,汉口市的大发展指日可待,但因抗日战争爆发,泵站养护难以为继,排涝功能最终丧失,60年代后该站改建为后湖排水站职工宿舍。

2.3 人民政府修建后湖一期泵站

1954年6月27日,武汉关水位涨到26.47米,武汉市人民政府动员数十万军民投入防汛,到8月18日,武汉关水位涨到29.73米,这是武汉数百年一遇的大洪水,7月31日,岱山闸内水位达到当年最高峰23.19米,市内80%的面积渍水,尽管张公堤排水工地架设420台抽水机日夜抽排,但仍无法控制汉口市内的渍水。经分洪、抗洪抢险,到9月19日洪水退去,武汉人民战胜了54年特大洪水。同年,我国水利专家开始在汉口张公堤岱家山段进行高压电机建站排渍的研究工作,1957年由中南建筑工程设计院完成设计,排水站选址就在当时的张公堤排水工地,1958年开始施工建设。1959年6月30日,装有12台24HIH型水泵、JSO/410-10型电机机组,抽排能力为12.66m³/s的后湖一期泵站正式建站运行,并正式命名为后湖排水站。一期泵站采用2台3200kVA变压器供电,变压比35/6kV。因设施老化,效率低下,功能退化,一期泵站于上世纪90年代完成历史使命废除。

3.后湖排水站的发展史

后湖排水站从1959年6月30日建站以来,随着经济建设的发展,城市规模的扩大,又历时多次大型新建、改建、扩建,成为亚洲规模最大的城市排水泵站,为解决汉口地区渍涝问题作出了重大贡献。

3.1 修建后湖二期泵站

2002年,由湖北省水利水电勘测设计院设计,湖北大禹水利水电公司施工的新岱山闸建成投入运行,同期老岱山闸封堵废除。新岱山闸选址后在后湖一期泵站往东约200米处,设计流量为50 m³/s,闸孔断面为3孔4m*3m,配闸门启闭机手电动操作。新岱山闸是武汉市中心城区最大的自排闸,非汛期近5个月的时间,辖区雨污水由此能畅通自排,极大的节约了泵站运行成本。

图1 黄孝河排水系统

3.2 修建后湖三期泵站

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新世纪以来,我国经济持续高速发展,武汉市城市规模大幅扩张,后湖地区农耕养殖全部退出,高楼大厦鳞次栉比,曾经远离市中心的后湖排水站逐渐被高楼大厦包围。构建和谐社会、以人为本的观念已深入人心,人们对“水环境、水安全”的要求亦越来越高。2014年武汉市国土资源和规划局关于《后湖四期泵站修建规划》的批复指出:为了整体提升黄孝河系统防涝能力,达到有效应对50年一遇暴雨的目标和近期十年一遇暴雨不渍水的标准,新建后湖四期泵站(见图2),规划规模为 110m³/s。

后湖四期泵站选址在原后湖一期泵站旧址,2015年武汉市市政工程设计研究院有限责任公司完成设计,该项目采取BT模式,中电建路桥公司投资12.09亿元建设,2016年6月动工。为完成市政府防汛1号令“在2017年5月30日前通水”目标,建设者放弃节假日,日夜施工,应用了较多的新技术新工艺,赶在2017年5月29日实现了通水试机目标,创造了大型泵站建设奇迹。后湖四期泵站装有上海凯士比泵有限公司产SEZ1800-1490/1250型立式混流泵(抽芯式)12台、配套湘潭电机厂产YKK1400-18型1400kW异步电机12台,抽排能力达110m³/s,新建110kV变电站,2台31500kVA主变,变压比110/6KV,负责二、三、四期供配电。后湖四期泵站投入运行后,后湖排水站总抽排能力达到249m³/s,辖区51.4km2范围不再看海。

说到后湖三期泵站建设,不得不提到黄孝河(见图1)的治理。上世纪八十年代,黄孝河地处汉口中间洼地,是一条没有清水源头的排污、排渍河道,沿途接纳汉口城区排水管、渠30余条;机场河分流前,黄孝河汇流面积84.6 km2径流水量也全部泄入河道,下游流经后湖乡,是农渔业的唯一水源。因此,黄孝河与汉口地区城乡人民的生产生活有着十分密切的关系,是汉口一条重要的排污、排渍、灌溉主渠道。由于汉口地面标高普遍低于长江汛期水位,因此四面围堤。长江低水位期间,黄孝河污水由尾端岱山闸自排出府河入长江;汛期闭闸,雨污水全部依赖后湖排水站抽排出江。后湖一、二期泵站总抽排能力为50m³/s,抽排能力严重不足,全年平均降雨量1271mm的绝大部分是在闭闸期间降落的,故造成小雨小渍、大雨大淹、暴雨成灾。特别是1982年至1983年,武汉市连降两次特大暴雨,十几万户民宅进水,几十万群众受灾,造成房屋倒塌,家毁人亡,成为十分严重的社会问题。

3.3 修建新岱山闸

前面谈到岱山闸闸底标高为吴淞高程18.5米,黄海高程16.3米,后湖一、二期泵站进水前池底板均按此设计为16.3米,为高排系统;后湖三期泵站前池底板为14米,为低排系统,相应城市排水标准按此设计建设。为充分发挥高低排泵站的职能,对排水系统进行分区,按黄孝河以东的六合沟地区、堤角地区约20.06km2的汇水面积,由后湖一、二期泵站抽排;黄浦路以上地区16.6km2,郊区黄孝河以西塔子湖11.87 km2的汇水面积,由后湖三期泵站抽排。此时老岱山闸的缺陷暴漏出来,一是闸底较高,黄孝河水系难以自排;二是单孔流量小,不满足自排流量要求。岱山闸在非汛期自排时抬高了市内渍水,三期泵站在枯期不得不继续运行,大大增加了排水成本。新岱山闸的建设由此摆上议事日程。

胡菡等[4]提出要制订详细的实习授课计划和加强对实习指导教师的培训。校方要制订统一的生产实习教学计划、教学大纲和教学规程,形成文字教材,要求带队教师进行备课和授课。实习指导教师不仅要保障学生在实习期间的安全、对学生进行监督和管理,还要对学生进行专业指导、解答学生实习中所遇到的各种问题。学校需要加强指导教师指导能力的培训,同时还要加大力度建设校外实习基地和培养导师队伍;至少聘请1位实习单位业务骨干兼任企业实习指导导师,向学生传授相关业务和安全知识。

(2)空中三角测量环节。空中三角测量成果的正确性是数字线划图成果质量保障的前提条件,空三成果决定了立测建模以及立体像对的精度。同时,如未经过外业实地检查,在生产过程中很难发现空三成果导致的成果精度问题。因此,在进行立体测图生产之前,首先应确保空三成果的正确性及精度。

解放以后,由于农业的发展,后湖围垦面积逐年增加,雨水调蓄场所大幅减少,仅凭当时的排水设施,已不能解决后湖地区的排渍问题,每当暴雨时,渍水位常达22米(注:此处及以下为黄海高程)以上,已达交通干道22~22.5米的标高,造成渍水灾害。据汉桥区调查,1964、1969年受涝耕地面积均超过55%。暴雨渍水问题给社会主义建设带来巨大损失,为解决渍水危害,必须采取有效排渍措施。1972年,在武汉市人民政府、市建设局统筹规划下,由建设局设计科研所设计,1973年开始建设后湖二期泵站,1976年,装有5台64ZLB-50型水泵、TDL215/31-24型800KW电机机组,抽排能力37.5m³/s后湖二期泵站建成投入运行,最大限度的缓解了汉口城郊地区的渍水矛盾。一、二期泵站老新变电站合并,采用3台3200kVA变压器供电(原有2台),变压比35/6KV。1998~2000年,后湖排水站陆续对二期泵站2、3、4号机组改造为1600HD-9型水泵,TL-1000型电机。2007年改造1、5号机组为1600HLB-10型水泵,TL900-20/2150型电机,现二期泵站抽排能力为43m³/s。

图2 后湖排水站总体效果图

3.4 修建后湖四期泵站

为解决汉口城区严重渍水之灾,改善城市人民生活环境,武汉市政府自1983年冬开始历经6年,举全市之力完成了黄孝河治理工程,该工程基本解除了汉口地区渍涝灾害,彻底改变了黄孝河流域环境,是武汉排水建设历史上的里程碑。一是实施机场河分流工程,分流后后湖排水站的汇水面积由84.6 km2调减到48.53 km2,减轻后湖排水站的排水压力。二是后湖三期泵站建设工程,1987年武汉市市政工程设计研究院完成设计,武汉市市政一公司施工,历时2年,于1989年6月建成通水,装有1600LH-11型水泵、TL900~24/2150型900kW电机机组12台,抽排能力达97 m³/s,是当时最大的城市排水泵站。同期建成一座新变电站,2台10000kVA主变,变压比110/6kV,负责一、二、三期供电。至此后湖排水站总抽排能力达到147 m³/s,比建站初期增加了11倍,为武汉市的抗洪排渍工作发挥着举足轻重的作用,有效转变了长期困扰汉口地区48.53 km2范围内的渍涝问题。后湖三期泵站建成后,每年抽排渍水1亿立方米以上,特别是在98年的抗洪抢险战斗中,战胜了百年一遇特大洪水,全年全站共计抽排渍水5.47亿立方,创泵站历史最高记录。

采取人工或各种除草机械等手段,在线辣椒播前、苗前或各生育期进行耕翻、耙土、中耕等措施进行除草。该措施能杀除已出土的杂草或将草籽深埋,也可将地下根茎翻出地面使之干死或冻死,这是我国北方旱区目前使用最为普遍的措施。

2015年,使用了26年的后湖三期泵站因机电设备严重老化进行了较大规模的改造,后湖三期机组改造工程投资9360万元,原水泵更新改造为12台荏原泵厂1600VZNM型立式混流泵(抽芯式)、原同步电机更新改造为湘潭电机厂YKKL900-18型900kW异步电机,抽排能力为96m3/s,行车、出水蝶阀、真空破坏阀、高压配电柜、泵站自控系统等配套辅助设施同步更新改造。2016年3月31日刚调试完毕即投入汛期抽排,战胜了当年6月30日~7月5日50年一遇的强降雨,运行效果良好,约提高效能30%,发挥了重大经济社会效益。

4.中远期目标

根据《武汉市中心城区排水防涝专项规划》,武汉市的防涝目标为有效应对50年一遇的暴雨,重点地区有效应对100年一遇的暴雨;要实现“中雨小雨无渍水;大雨、暴雨保交通;持续大暴雨抗渍灾;不可抵御特大暴雨保安全”的目标。后湖排水站目前的抽排能力仅仅达到近期十年一遇暴雨不渍水的标准,为达到中远期防涝目标,还剩余约132.97m³/s的排涝缺口,将通过后湖二期泵站新建工程、排水深层隧道建设等来进行补足。

5.结语

解放前,武汉市排水设施相当薄弱,建国后,为消除市区渍涝灾害,先后在沿江沿河建起了近50座排水泵站,至2017年5月武汉市城区总抽排能力达到1470m³/s。当前,武汉市委市政府提出“四水共治”建设目标,其中排涝作为水安全问题先行治理,作为城市排水的龙头泵站,后湖排水站在改革的浪潮中已经并即将得到更大的发展。112年来,后湖排水站从无到有,从小到大,从弱到强,走过了极其光荣的历程,从前,后湖排水站老旧不堪,安全隐患大,生产效率低下,近年来,随着排水设施建设不断加大投入,特别是近两年来后湖三期泵站得到系统改造,后湖四期泵站新建,采用了较多的新技术、新材料、新设备、新工艺,核心设备为国内一流水平,从手工操作到电脑控制,泵站自动化、信息化水平大幅提升,泵站道路、绿化、院墙、安防系统重新规划重建,一个花园式的现代化大型排水泵站即将呈现在眼前。从前,后湖排水站干部职工昼夜奋战,投入全部设备战胜了1991年、1998年、2013年、2016年罕见强降雨,保护了千家万户的安全,今后,后湖排水站将以崭新的姿态,发挥更强大的排渍职能,为保护市民生命财产安全、为武汉市城市建设发展保驾护航。

参考文献:

[1] 王道明 .雨水春秋 .武汉 .长江出版社 .2004.6。

罗学东
《城镇供水》 2018年第1期
《城镇供水》2018年第1期文献

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