流湖大泵站排澇規(guī)模及設(shè)計(jì)水位擬定

付艷杰

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江西 南昌 330029）

1 基本情況

1.1 水文地質(zhì)

擬建流湖大泵站位于新建縣流湖鄉(xiāng)，站址位于流湖圩7+350樁號(hào)、流湖閘以西約1.5km處，用于將流湖圩區(qū)內(nèi)澇水排至錦江河道。

新建縣流湖圩位于贛江下游左岸、贛江支流—錦江之左岸，與藥湖聯(lián)圩隔江相望，由流湖堤及三個(gè)啞口堵口堤組成。圩堤起自義渡鄉(xiāng)大崗村，沿錦江而下，經(jīng)沿山、門頭、中房、四坊，止于閘上村，全長9.83km。流湖圩集雨面積517.8km2，區(qū)內(nèi)現(xiàn)有人口22.34萬人，現(xiàn)有耕地26.64萬畝，其中水田20.97萬畝，旱地5.67萬畝。圩區(qū)內(nèi)地勢(shì)低平，田面高程多在18.5m～22m之間，最低田面高程18.2m。

目前，流湖區(qū)域水系是由天然河流與人工河道組合而成的網(wǎng)狀水系，人類活動(dòng)對(duì)其影響十分顯著，水流狀況復(fù)雜。區(qū)內(nèi)有嵩崗河、東港河、高港河、西港河和西山河等多條河流自北向南貫穿全境，匯流后經(jīng)流湖閘、愚公閘匯入錦江和贛江；另有流湖河自西向東穿境而過，經(jīng)東堡閘匯入贛江。

贛江是江西境內(nèi)最大的河流，亦是長江大支流之一。流域位于長江中下游南岸，地理位置在東經(jīng)113°30′～116°40′、北緯24°29′～29°11′之間。流域東部與撫河流域毗連，東南部以武夷山脈與福建省交界，南部連廣東，西部接湖南，西北部與修河支流潦河流域接壤，北部通鄱陽湖在湖口匯入長江，全流域東西窄、南北長，形似斜長方形。贛江發(fā)源于江西、福建兩省交界處的石寮崠（江西省石城縣境），自南向北流經(jīng)贛州、吉安、新干，在樟樹附近納入袁河，再往北，在泉港納入肖江，經(jīng)豐城繼續(xù)往北在市汊附近有錦江匯入，經(jīng)南昌市后分四支分別注入鄱陽湖，贛江干流全長766km，流域面積83500km2（南昌八一橋以上）。

錦江是贛江下游左岸的主要支流之一，流域位于東經(jīng)114°00′～115°38′，北緯27°59′～28°23′之間。流域東部為贛江，南部與袁河流域毗連，西部以幕阜山脈分界與湖南省交界，北部與修河支流潦河流域接壤，流域呈狹長葉狀，地勢(shì)由西北向東南傾斜。錦江發(fā)源于湘贛交界的幕阜山脈東麓的坪子嶺，自西向東流經(jīng)萬載、宜豐、上高、高安、豐城、新建等縣市，于南昌縣的市汊對(duì)岸匯入贛江。

流湖圩所在流域地處東亞季風(fēng)區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，屬亞熱帶溫暖濕潤氣候。流域降水主要受印度洋的孟加拉灣和太平洋東海、南海季風(fēng)影響，一般每年從4月份開始，暖濕的夏季風(fēng)盛行，雨量逐漸增多，5月份、6月份暖濕氣流交綏于南嶺與長江之間，錦江流域受其影響明顯，降水量猛增；7月份至9月份多受副熱帶高壓控制，除地方性雷陣雨和臺(tái)風(fēng)雨外，降水量較少。錦江流域暴雨類型主要為鋒面雨、氣旋雨和臺(tái)風(fēng)雨，4月份～6月份一般多為鋒面雨和氣旋雨，鋒面雨的特點(diǎn)是降水次數(shù)頻繁且降水過程長，常常是前一次降水產(chǎn)生的徑流尚未排完，后一次降水的徑流又產(chǎn)生了，這就使得流湖地區(qū)積澇成災(zāi)；7月份～9月份則多出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)雨。據(jù)松湖街站降水資料統(tǒng)計(jì)，一至四季度降水量分別占年降水量的21.5%、48.0%、20.0%和10.5%。年最大三日降水量發(fā)生在4月份的占8.8%，發(fā)生在5月份的占12.3%，發(fā)生在6月份的占45.6%，發(fā)生在7月份的占12.3%，發(fā)生在8月份的占10.5%。從暴雨量級(jí)上分析，日降水量超過100mm的暴雨多發(fā)生在4月份～7月份，8月份～9月份也有發(fā)生，但發(fā)生的機(jī)會(huì)較少，其余月份最大日降水量一般在100mm以下。區(qū)域暴雨歷時(shí)一般為2d，最長可達(dá)7d，最短的僅1d。鋒面雨降水過程較長，臺(tái)風(fēng)雨過程較短，凡是由兩次以上天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的降水過程較長，一次天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的降水過程較短。

1.2 設(shè)計(jì)排水期擬定

根據(jù)流湖地區(qū)降水特性、農(nóng)作物需水與耐淹情況、錦江水位變化情況等資料，4月～7月為江西主雨期，暴雨頻繁出現(xiàn)，強(qiáng)度大、雨量多，對(duì)農(nóng)作物及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響大，尤其是端午節(jié)前后的梅雨季節(jié)，常常陰雨連綿不斷，錦江水位不斷上漲，圩內(nèi)常積澇成災(zāi)。7月份以后也會(huì)發(fā)生暴雨，但發(fā)生的機(jī)率較少，且一般持續(xù)時(shí)間短，雨量相對(duì)較小，且由于此時(shí)農(nóng)作物一般需水量大（高溫蒸發(fā)量大），耐淹性強(qiáng)，部分多余之水一般可留作灌溉后備之用，因而這一期間澇災(zāi)較少。因此，選取4月～7月為設(shè)計(jì)排水期。

2 排澇規(guī)模擬定

為確定泵站裝機(jī)規(guī)模，需分析泵站排澇運(yùn)用方式及設(shè)計(jì)排澇流量。

2.1 澇水組成

流湖圩位于新建縣，圩區(qū)以流湖河為界分為南、北兩部分。北側(cè)來水，進(jìn)入流湖河經(jīng)東堡閘泄入贛江，南側(cè)來水匯流后經(jīng)流湖閘或愚公閘泄入錦江或贛江。根據(jù)澇區(qū)自然地理?xiàng)l件，本次設(shè)計(jì)擬在流湖河南側(cè)設(shè)置蓄澇區(qū)兩處，分別位于東港河左岸的下坊圩內(nèi)和春風(fēng)河右岸的西聯(lián)圩內(nèi)。

流湖圩集雨面積517.8km2，流湖河導(dǎo)托面積316.8km2，現(xiàn)狀過水能力312m3/s。排澇分析計(jì)算時(shí)，流湖河以上流域10年一遇洪水超過導(dǎo)托能力部分，經(jīng)鄧埠閘與前進(jìn)閘泄入流湖河南側(cè)（閘址設(shè)計(jì)洪水過程中，Q＞312m3/s部分水量全部經(jīng)兩閘下泄），匯流后經(jīng)流湖閘或流湖大泵站排入錦江（愚公閘過流較少，本次計(jì)算不考慮其過流）。經(jīng)計(jì)算，遇10年一遇洪水時(shí)，鄧埠閘與前進(jìn)閘下泄總水量948.5×104m3。流湖河南側(cè)設(shè)計(jì)排澇面積201km2，其中農(nóng)田面積187.9km2，調(diào)蓄區(qū)面積 13.1km2。

2.2 排澇運(yùn)用原則

設(shè)計(jì)排澇流量分析計(jì)算時(shí)，流湖大泵站與流湖閘同時(shí)運(yùn)行。排澇演算采用長系列逐日進(jìn)行，當(dāng)遇暴雨時(shí)，農(nóng)田考慮作物耐淹水深（50mm）、蓄澇區(qū)以正常蓄水位（20.52m）控制，其余水量外排，由此計(jì)算電排站排澇流量，并取最大值作為該年電排站的排澇流量。由于調(diào)蓄區(qū)種植二季晚稻，為滿足種植要求，調(diào)蓄期末，要求水位不高于18.40m。

2.3 設(shè)計(jì)排澇流量

2.3.1 設(shè)計(jì)暴雨

為反映澇區(qū)暴雨特性，特分析設(shè)計(jì)代表站（松湖街站、市汊站與鄧埠站）最大三日暴雨。統(tǒng)計(jì)三站歷年最大三日暴雨量，并采用P-III型頻率曲線進(jìn)行適線，頻率計(jì)算成果見表1。

2.3.2 泵站設(shè)計(jì)排澇流量

InAs/GaAs 量子點(diǎn)生長的 KMC 模擬 ························陳 龍 徐凱宇 (3,367)

泵站排澇流量計(jì)算時(shí)，暴雨資料采用三個(gè)代表站平均值。統(tǒng)計(jì)三站歷年最大三日降雨量及出現(xiàn)日期，選擇包含年最大三日降雨量的時(shí)期（15d～20d）為排澇流量調(diào)算期。根據(jù)當(dāng)日降雨、蓄澇區(qū)前期蓄水量、外河同期水位，以及蓄澇區(qū)水位～容積曲線、流湖閘水位～泄量關(guān)系線等，加入導(dǎo)托渠下泄水量后，經(jīng)試算后得流湖大泵站歷年年最大排澇流量，見表2。將調(diào)算所得泵站歷年年最大排澇流量按照降序排列，選取經(jīng)驗(yàn)頻率最接近P=10%的流量，作為電排站設(shè)計(jì)排澇流量。經(jīng)調(diào)算，流湖大泵站設(shè)計(jì)排澇流量63.3m3/s（2003年）。

表1 代表站最大三日設(shè)計(jì)暴雨成果表

表2 各年（列前10位的年份）排澇演算成果表

表3 代表站設(shè)計(jì)水位及施工洪水成果表

表4 流湖大泵站設(shè)計(jì)水位成果表

根據(jù)站址地形地質(zhì)條件和泵站設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水位等參數(shù)，初步擬定流湖大泵站總裝機(jī)規(guī)模為7200kW。

3 泵站設(shè)計(jì)水位擬定

為確定電排站設(shè)計(jì)揚(yáng)程，合理選擇機(jī)組及確定機(jī)組安裝高程等，需分析計(jì)算電排站設(shè)計(jì)內(nèi)、外水位。

3.1 電排站設(shè)計(jì)外水位

電排站設(shè)計(jì)外水位包括防洪水位、最高運(yùn)行水位、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位、最低運(yùn)行水位和平均水位。

防洪水位：取電排站所處堤段相應(yīng)的堤防設(shè)計(jì)防洪水位。本工程所處堤段為流湖圩，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，外河為錦江，泵站防洪水位采用工程站址處錦江20年一遇洪水位。

流湖大泵站附近的錦江河段無實(shí)測(cè)水文資料，其設(shè)計(jì)洪水位宜采用推水面線的方法計(jì)算。流量設(shè)計(jì)代表站選取賈村水文站，其設(shè)計(jì)洪峰流量為3800m3/s（P=5%），相應(yīng)水位為35.89m，沿程各斷面流量利用賈村水文站設(shè)計(jì)洪峰流量采用水文比擬法求得；下游控制斷面設(shè)計(jì)水位采用錦江入贛江處的贛江市汊水位站相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位，經(jīng)分析復(fù)核，其設(shè)計(jì)水位值仍采用《江西省鄱陽湖二期防洪工程幾個(gè)單項(xiàng)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》成果，即26.11m；河段綜合糙率，利用大水年份沿程各站實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)組成的水面線反推其河段綜合糙率，以此作為推求設(shè)計(jì)水面線的初始糙率值。在計(jì)算過程中，根據(jù)河床質(zhì)組成情況作了部分調(diào)整。

最高運(yùn)行水位：根據(jù)規(guī)范、電排站承泄區(qū)水位變化情況等，最高運(yùn)行水位取外河排水期（4月～7月）20年一遇洪水位。

流湖圩地處錦江下游地區(qū)，流湖大泵站處無水文測(cè)站，在其上游25.9km處有松湖街水位站，在其下游6.45km處有市汊水位站。為分析計(jì)算流湖大泵站外河各特征水位，本次設(shè)計(jì)選取松湖街站和市汊站為設(shè)計(jì)水位分析代表站。分別統(tǒng)計(jì)上述兩測(cè)站歷年排水期（4月～7月）的最高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（分別計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率值和采用P-III型曲線適線計(jì)算理論頻率值），求得各設(shè)計(jì)代表站排水期（4月～7月）10年一遇最高3日平均水位、20年一遇最高外水位、多年平均最低水位，成果見表3。

最低運(yùn)行水位：根據(jù)松湖街、市汊站排水期（4月～7月）歷年最低水位的多年平均值，按相應(yīng)時(shí)期河道水面比降推算至電排站站址處。

平均水位：根據(jù)松湖街、市汊站排水期（4月～7月）大于最低運(yùn)行水位統(tǒng)計(jì)的多年日平均水位，按相應(yīng)時(shí)期河道水面比降推算至站址處。

3.2 電排站設(shè)計(jì)內(nèi)水位

電排站設(shè)計(jì)內(nèi)水位包括最高水位、最高運(yùn)行水位、設(shè)計(jì)運(yùn)行水位、最低運(yùn)行水位、平均水位等。

最高水位：采用20年一遇（超過設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)）的暴雨所產(chǎn)生的全部徑流，在泵站不能開機(jī)的情況下發(fā)生的最高內(nèi)澇水位。

最高運(yùn)行水位：采用調(diào)蓄區(qū)正常蓄水位（20.52m）推算到站前的水位。

設(shè)計(jì)運(yùn)行水位：采用調(diào)蓄區(qū)正常蓄水位（20.52m）與最低蓄水位（18.40m）的平均值推算到站前的水位。

最低運(yùn)行水位：采用調(diào)蓄區(qū)最低蓄水位（18.40m）推算到站前的水位。

平均水位：取與設(shè)計(jì)運(yùn)行水位相同的水位。

流湖大泵站設(shè)計(jì)內(nèi)、外水位成果詳見表4。

4 結(jié)語

流湖大泵站排澇區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布、水系受人工影響較大，已建導(dǎo)托渠一條、自排閘兩座，但由于工程位于贛江尾閭區(qū)，受贛江、錦江來水及鄱陽湖頂托影響，澇水外排時(shí)段及幾率難以確定；加之導(dǎo)托渠上建有自排閘2座，機(jī)會(huì)性向下游平原區(qū)排水，流湖地區(qū)澇水分布極其復(fù)雜。多年來，江西省多個(gè)相關(guān)規(guī)劃均擬在錦江左岸新建流湖大泵站，但因其規(guī)模等參數(shù)難以確定，一直未能實(shí)施。此次，在收集了大量江西省附近泵站的設(shè)計(jì)及運(yùn)行資料基礎(chǔ)上，根據(jù)流湖地區(qū)澇災(zāi)分布、澇水組成等實(shí)際情況，采用長系列調(diào)算法確定了流湖大泵站的排澇規(guī)模，為泵站的建設(shè)提供了可靠的依據(jù)。陜西水利

[1]江西省鄱陽湖二期防洪工程第五個(gè)單項(xiàng)可行性研究報(bào)告，2001，江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院.

[2]豐城市藥湖泵站更新改造工程可行性研究報(bào)告，2012，江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院.