□周剛平（深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司）

分析大泵站排澇規(guī)模及設(shè)計(jì)水位

□周剛平（深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司）

針對(duì)大泵站排澇規(guī)模及設(shè)計(jì)水文的分析，首先要掌握工程概況，明確工程的實(shí)施地點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐膮R水情況和排澇流量，然后對(duì)大泵站的排澇規(guī)模，通過(guò)實(shí)際調(diào)查確定泵站匯水區(qū)域范圍、下墊面條件、堤圍滲漏情況、匯水渠道長(zhǎng)度、過(guò)流斷面型式、坡降、糙率，最后論述設(shè)計(jì)水位的具體情況，其內(nèi)容分為兩個(gè)方面，一是電排站設(shè)計(jì)外江特征水位、電排站設(shè)計(jì)內(nèi)江特征水位，通過(guò)這兩個(gè)方面的內(nèi)容，使水位設(shè)計(jì)更加全面且完善，為大泵站的排澇工程實(shí)施奠定較好的基礎(chǔ)。

大泵站；排澇規(guī)模；排澇設(shè)計(jì)水位

0　引言

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展中，中國(guó)人口不斷增加，促使土地的使用越發(fā)緊張，很多地區(qū)的水文地質(zhì)條件受到改變，相關(guān)水文設(shè)施要進(jìn)行大規(guī)模的改造。在相關(guān)設(shè)計(jì)中，降雨的強(qiáng)度和時(shí)間，也受到了影響。為了增加地區(qū)的泵站的安全性能，需要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，分析其排澇能力，更好的確定該區(qū)域排澇需要的規(guī)模以及水位的具體情況，減低當(dāng)?shù)匕l(fā)生洪澇災(zāi)害的幾率。

1　工程概況

本次新建的苑塘電排站位于龍?zhí)镦?zhèn)苑塘河河口處，地處興寧市龍?zhí)镦?zhèn)苑塘村，主要承擔(dān)排除龍?zhí)镦?zhèn)矮車壩、下村羅屋、永盛圍、王屋等諸多自然村和房屋、耕地的澇水任務(wù)，澇區(qū)匯水面積9.14 k㎡。針對(duì)該地的泵站排澇規(guī)模和水位進(jìn)行分析，要結(jié)合萬(wàn)分之一地形圖、業(yè)主的介紹以及設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)踏勘走訪了解，確定苑塘電排站的匯水面積東至排水溝，西至苑塘村與崇安圍之間的村道，北至石壁河，南至苑塘河右堤外，掌握總匯水面積約為9.14 k㎡。具體內(nèi)容如表1所示。

表1　匯水面積內(nèi)各地類統(tǒng)計(jì)表

工作人員根據(jù)曲塘堤段進(jìn)行的滲流穩(wěn)定計(jì)算成果顯示，寧江左岸堤防在內(nèi)澇區(qū)范圍內(nèi)堤段每延米滲流量為0.37m3/d，但開(kāi)率為理想土料通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)碾壓后的滲流計(jì)算成果，為安全考慮滲流量按照1.85 m3/d（擴(kuò)大5倍）進(jìn)行計(jì)算，合計(jì)該段堤防總長(zhǎng)為5120 m，因此合計(jì)滲流量為0.11 m3/s（1894.40 m3/d）；另外涵閘等滲流量按照0.10 m3/s；合計(jì)兩項(xiàng)滲流量為0.21 m3/s。因此本次設(shè)計(jì)采用平均排除法的計(jì)算成果作為本次設(shè)計(jì)的排澇設(shè)計(jì)流量：Qp=12.82 m3/s，其排澇流量設(shè)計(jì)，如表2所示。

表2　苑塘電排站設(shè)計(jì)排澇流量計(jì)算表

2　大泵站排澇規(guī)模

2.1模型構(gòu)建

在大泵站的排澇規(guī)模規(guī)劃中，首先要明確排澇系統(tǒng)，其主要是由濕地、河道、匯水渠道以及排澇泵站組成。這個(gè)過(guò)程中，工作人員要合理選取泵站站址、合理布置匯水渠道（或管網(wǎng)）。然后分析河網(wǎng)的作用，在河渠底部和岸邊，河道會(huì)影響水流的速度與阻力，工作人員要做好記錄。最后是整合這些內(nèi)容，使排澇系統(tǒng)更加合理。

2.2河道初始水位

工作人員要充分利用現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，還要收集三防、水文站外江水位變化情況，綜合分析后合理確定外江特征水位，在設(shè)計(jì)當(dāng)中，要重點(diǎn)參考運(yùn)行效果和實(shí)際內(nèi)外江水位變化情況，減小排澇泵站的裝機(jī)容量，加強(qiáng)防洪的能力。

在渠道的整個(gè)調(diào)節(jié)中，工作人員要合理利用初始水位與高水位之間的容積，然后利用時(shí)間換取空間的方法，調(diào)用更多經(jīng)濟(jì)便捷的調(diào)蓄空間。在模型設(shè)計(jì)中，工作人員要把握多種影響因素，能夠計(jì)算不同水位下的最高水位，降低突發(fā)情況產(chǎn)生的影響。

2.3排澇泵站

在排澇泵站的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，工作人員要將河道中的水提升到外江，促使排澇泵站的位置更加合理。這個(gè)過(guò)程需要考慮抽排水流可能帶來(lái)的影響，分析內(nèi)流的流態(tài)影響。在泵站排澇當(dāng)中，要降低局部涌水的形成，掌握河道過(guò)流能力的最合理數(shù)值。根據(jù)《興寧市曲塘堤加固工程初步設(shè)計(jì)》，河道水位流量關(guān)系曲線如表3所示：其中頻率為P=2%、P=3.33%、P=10%及多年平均洪峰流量及施工洪水水位均通過(guò)水力學(xué)公式計(jì)算該斷面的水位流量關(guān)系進(jìn)行推算所得，并與已有水位信息進(jìn)行比對(duì)校正。

表3　河道水位流量關(guān)系表

3　泵站設(shè)計(jì)水位擬定

工作人員需要通過(guò)對(duì)所收集的水文基礎(chǔ)資料進(jìn)行分析，依據(jù)規(guī)范要求，合理確定內(nèi)外江特征水位。

3.1電排站設(shè)計(jì)外水位

電排站的設(shè)計(jì)外水位，主要是防洪水位、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位、最高運(yùn)行水位和最低運(yùn)行水位等，其中防洪水位，主要是電排站所處堤段相應(yīng)的堤防設(shè)計(jì)防洪水位，本次工程中，防洪標(biāo)準(zhǔn)得到重視，然后結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行防洪水位設(shè)計(jì)。

工作人員要在大泵站附近，勘測(cè)并記錄水文資料，然后計(jì)算洪水位適宜采用的推水面線的方法，通過(guò)這種方式，選取合理的代表站點(diǎn)。在不同的水位中，沿程個(gè)斷面的流量，要結(jié)合水位站的設(shè)計(jì)范圍，進(jìn)行求值。例如在下游的流量控制中，要針對(duì)設(shè)計(jì)水位進(jìn)行合理的分析，并經(jīng)過(guò)多次核算，進(jìn)行確認(rèn)。整個(gè)過(guò)程，需要參考當(dāng)?shù)氐乃辉O(shè)計(jì)與制定條例，利用基本的勘測(cè)點(diǎn)，推算出河段的綜合糙率，將此作為水面線的初始糙率值，然后對(duì)河床質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行合理的調(diào)整。

設(shè)計(jì)外江水位的特征水位，需要結(jié)合電排站水位變化，然后在外江排水期水位變化范圍內(nèi)，工作人員要分析不同區(qū)域的水位情況，在上游掌握水位變化，在下游部分區(qū)域，分析并計(jì)算大泵站的外河水位特征［4］。在本次水位設(shè)計(jì)中，要分析記錄最高3日平均水位、最高水位和最低水位，并對(duì)各設(shè)計(jì)代表站最高3日平均水位與最高水位進(jìn)行頻率分析計(jì)算，通過(guò)這種方式確定設(shè)計(jì)代表站的排水期各特征水位。

3.2電排站設(shè)計(jì)內(nèi)水位

工作人員在進(jìn)行電排站設(shè)計(jì)內(nèi)水位的設(shè)計(jì)中，需要明確最高水位、最高運(yùn)行水位、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位和最低運(yùn)行水位等，通過(guò)這種方式，更好的掌握水位的變化，使排澇更加合理。在最高水位的設(shè)計(jì)中，其主要是指多年難遇的暴雨產(chǎn)生的個(gè)部徑流，在泵站無(wú)法進(jìn)行妥善處理的情況下，產(chǎn)生的內(nèi)澇最高水位，這個(gè)數(shù)據(jù)具有較好的參考價(jià)值，然后明確泵站的排澇規(guī)模設(shè)計(jì)。在最高運(yùn)行水位中，主要是應(yīng)用調(diào)蓄區(qū)正常蓄水位，對(duì)大泵站的站前水位進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)數(shù)值是泵站能夠得到的最大數(shù)值，運(yùn)行最大功率，反映了泵站的實(shí)際情況。設(shè)計(jì)水位主要是采用調(diào)蓄區(qū)正常蓄水位與最低蓄水位的平均值，然后推算到站前的水位。通過(guò)這種方式，工作人員可以全面了解泵站的排澇情況。最后最低運(yùn)行水位，是調(diào)蓄區(qū)最低蓄水位，推算到站前的水位。部分情況下，會(huì)出現(xiàn)平均水位，這個(gè)數(shù)值主要取設(shè)計(jì)運(yùn)行水位相同的水位，從而保證大泵站得到較好的設(shè)計(jì)。

4　結(jié)語(yǔ)

大泵站內(nèi)河網(wǎng)密布，水系容易受到人工的影響，在排澇規(guī)模的設(shè)計(jì)中，需要掌握具體的情況。設(shè)計(jì)運(yùn)行中，要重點(diǎn)參考運(yùn)行效果和水位情況，在泵站排澇運(yùn)行中，要降低局部涌水的形成，掌握河道過(guò)流能力的最合理數(shù)值。可以充分利用調(diào)蓄區(qū)規(guī)模、合理布置站點(diǎn)，減小排澇泵站的裝機(jī)容量，加強(qiáng)防洪的能力。工作人員要在泵站附近，勘測(cè)并記錄水文資料，然后計(jì)算洪水位適宜采用的推水面線的方法，通過(guò)這種方式，選取合理的代表站點(diǎn)。整個(gè)過(guò)程，工作人員在進(jìn)行電排站設(shè)計(jì)內(nèi)外水位的設(shè)計(jì)中，需要明確最高水位、最高運(yùn)行水位、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位和最低運(yùn)行水位等，通過(guò)這種方式，更好的掌握水位的變化，使排澇更加合理。

［1］劉博靜，楊敏，宋小艷，申若竹.排澇泵站群規(guī)模和運(yùn)行對(duì)圍填海區(qū)域環(huán)形河網(wǎng)排水影響研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2014，01：18-21.

［2］付艷杰.流湖大泵站排澇規(guī)模及設(shè)計(jì)水位擬定［J］.陜西水利，2014，02：122-124.

［3］劉博靜，楊敏，李會(huì)平.環(huán)形河網(wǎng)排澇泵站規(guī)模規(guī)劃設(shè)計(jì)研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2014，02：50-53.

［4］羅雷，廖小紅，黎昔春.洞庭湖區(qū)城西垸排澇泵站出水池設(shè)計(jì)運(yùn)行水位確定方法商榷［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2014，08：189 -192.

（責(zé)任編輯：張進(jìn)平）

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周剛平（1983-），男，本科，工程師，水工結(jié)構(gòu)。

2016-05-11