基于MIKE21FM模型的晋江市南港排涝泵站选址方案研究

吴宇帆

上海勘测设计研究院有限公司上海200434

摘要：晋江市环湾片区乌边港以南流域易发生洪涝灾害，南港排涝泵站为该片防洪排涝体系的重要组成部分。本文利用MIKE21FM数学模型对该泵站选址方案展开研究，分别建立了不同方案下的二维水动力数学模型，计算分析了排涝站及附近河道内的水流流态、流速分布，为排涝站选址提供技术支撑。通过模型分析认为，方案二更加满足排涝站设计要求。

关键词：排涝泵站；数学模型；流态分析

一、区域概况

晋江市位于祖国大陆东海之滨，福建省沿海中部。其东北紧靠泉州湾，东连石狮市，东南濒临台湾海峡，西南临围头湾、安海湾、与金门隔海相望，西与南安市接壤，北和泉州鲤城区毗邻，沙岸、泥岸、岩岸兼有，三面临海，位置优越，是闽南金三角的核心区域。

二、研究背景

改革开放以来晋江市经济异军突起，而经济快速增长、人口膨胀及不合理开发也导致城市排涝模式改变，河流淤积、堵塞，水质恶化严重等，水安全和水环境问题日益成为制约经济社会发展的主要问题。晋江市环湾片区是环泉州湾的重要一环，未来随着城市化加快，单位土地面积上的人口激增，洪涝灾害所造成损失将难以承受。环湾片区的乌边港以南片所在流域多为滨海平原低洼地，地势平坦，河流沟渠纵横交错，受沿海潮水的项托影响和洪涝水出流不畅，极易造成洪涝灾害。南港排涝泵站则是乌边港以南片防洪排涝体系的重要组成部分，其建设对地方水安全有着重要意义。本文将利用MIKE21FM数学模型对该泵站进行建设选址方案开展研究。

三、水动力数学模型计算

本文所采的是丹麦水利研究所开发的MIKE21FM，通过建立该排涝泵站不同方案下的二维水动力数学模型，计算分析排涝站及附近河道内的水流流态和流速分布为排涝站选址提供技术支撑。

3.1模型搭建

（1）计算方案一

设置南港排涝站于晋江沿海大通道西侧，南港沟北侧，设计抽排流量85m/s3。采用三角形结合四边形的无结构网格对模型区域进行剖分，准确贴合复杂多变的工程方案平面布置，泵站附近的区域局部加密网格。上游河道的开边界采用水位条件，设置河道内水位条件为2.5～3.0m。

（2）计算方案二

方案二于晋江沿海大通道西侧沿东西向新开挖一条内河，南港排涝站设于新开挖内河下游。设计抽排流量同样取为85m/s3。上游河道的东、西侧开边界采用同等流量条件,模型的河道内初始水位设置为2.5～3.0m。

四、结论

通过模型计算可知，在方案一的平面布置方案下，排涝站两侧的泵房进水侧的水位值较小，可能无法完全满足排涝流量的设计要求；排涝站进水侧的水流的流向变化较大，出流流态不够平顺，流速分布不均的现象较为明显，可能会影响排涝站的正常运行。在方案二的平面布置方案下，排涝站进水侧的水流的流向存在一定北向偏移，总体出流流态较为平顺，但流速分布不均的现象较为明显，可能对排涝站的正常运行有一定影响，但基本满足排涝站的设计要求。

综上所述，方案一中的排涝站布置于河道内侧，由此造成排涝站进水侧的水位分布以及水流流态流速分布情况对排涝站的正常运行不利，可能无法满足排涝站的设计要求。而在方案二中，排涝站位于新开河道下游，其进水侧的水位分布及流态流速分布情况相对而言对排涝站的正常运行并未产生较大影响，基本能够满足排涝站的设计要求。因此，基于MIKE21FM数学模型计算，建议可主要参考方案二作为建设方案。