牛角大圩排澇站水文分析

沈艷

摘 要：該文介紹牛角大圩概況，結(jié)合牛角大圩的地形地勢，分析排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，并提出采用分片排水理念，合理地確定泵站的正常抽排范圍建議，為項目區(qū)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

關(guān)鍵詞：牛角大圩；排澇站；水文分析；設(shè)計流量

中圖分類號 TV222 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）24-140-02

1 流域及排水概況

牛角大圩位于派河口左岸，緊鄰巢湖，原隸屬于肥西縣煙墩鄉(xiāng)境，2006年肥西縣行政區(qū)劃調(diào)整，劃歸合肥市包河區(qū)。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃報告，牛角大圩規(guī)劃由2部分組成：牛角圩（農(nóng)業(yè)風(fēng)情展示片區(qū)）、九聯(lián)圩（濕地垂釣體驗片區(qū)）。經(jīng)現(xiàn)場勘查，牛角圩和九聯(lián)圩之間有圩堤（堤頂高程約13m）分割，水系互不連通；且從規(guī)劃片區(qū)劃分上，牛角圩和九聯(lián)圩遠期應(yīng)無溝通需求。

牛角圩現(xiàn)狀：圩外北面由截洪溝與分隔，南面有派河繞過。圩內(nèi)現(xiàn)狀地面高程8.1～9.4m（吳淞高程系，下同），地形起伏很小，整個地形西北高東南低，向巢湖傾斜。地表徑流及田間棄水匯集中心排澇溝，中心排澇溝呈“十”字形布置，溝深面廣，終年有水。圩內(nèi)現(xiàn)有牛角排灌站、孟老莊排澇站兩座泵站，分別位于“十”字形中心排澇溝末端，圩內(nèi)澇水經(jīng)泵站排入派河。牛角排灌站建于2007年，設(shè)計排澇流量3.86m3/s，該泵站現(xiàn)狀運行狀況良好。孟老莊排澇站建于2010年，設(shè)計排澇流量4.5m3/s，該泵站現(xiàn)有3臺機組只運行2臺，實際排澇流量為3.0m3/s。

九聯(lián)圩位于牛角圩以北，東臨巢湖，圩內(nèi)現(xiàn)狀地面高程8.5～10.0m，地貌類型主要為溝塘和水田。圩內(nèi)排水現(xiàn)有丙子電灌溉站，設(shè)計排澇流量1.85m3/s，該泵站現(xiàn)狀運行狀況良好。

2 水文分析

2.1 設(shè)計暴雨 牛角大圩主要用于旅游開發(fā)項目。根據(jù)安徽省水利廳皖水規(guī)計函[2013]1732號“關(guān)于征求全省排澇標準與計算辦法意見的通知”，設(shè)計考慮圩口采用最大24h降雨24h排至耐淹水深標準，需分析最大24h暴雨。

1995年編制的《安徽省短歷時最大暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖》（以下簡稱《等值線圖》）統(tǒng)計參數(shù)考慮了面上平衡，能反映短歷時暴雨統(tǒng)計參數(shù)地區(qū)分布規(guī)律，因此，設(shè)計暴雨考慮利用《等值線圖》分析計算。根據(jù)《等值線圖》查算，多年平均最大24h暴雨量為100mm，多年平均最大24h暴雨量Cv值為0.58，10a、20a一遇最大24h暴雨量分別為175mm和216mm。

2.2 主排澇期確定 排澇期的選取，主要根據(jù)沿江地區(qū)最大24h和3d等暴雨出現(xiàn)機率最多的時段和主要農(nóng)作物排澇要求等因素綜合確定。安徽省沿江圩區(qū)暴雨多發(fā)生在6～8月，此時也是長江及其主要支流的汛期。由于水源、地形、氣候等因素，沿江圩區(qū)以種植水稻為主。從水稻適宜水深和耐淹水深分析，中稻、單季晚稻返青期和分蘗初期為6～7月，雙季晚稻為7～8月。在此時期內(nèi)，水稻耐淹水深小，排澇要求高，因此排澇期宜選取6～8月，其中主排澇期確定為6月下旬～7月中旬（6月20日～7月20日）。

2.3 外水位分析 1994年編制的《巢湖流域防洪規(guī)劃》，采用實測洪水位資料（1950-1992年），并考慮調(diào)查歷時特大值1849年水位，按照經(jīng)驗頻率曲線擬合，提出巢湖各頻率洪水位為：100a一遇13.36m，50a一遇12.75m，20a一遇為12.50m，10a一遇為11.60m。該規(guī)劃成果經(jīng)水利部長江水利委員會審查，并于2000年經(jīng)安徽省人民政府以皖政秘[2000]77文批復(fù)。另外，在2011-2013年巢湖流域防洪規(guī)劃修編中，經(jīng)延長系列復(fù)核后，巢湖各頻率洪水位保持不變。

根據(jù)《巢湖流域防洪規(guī)劃》確定的巢湖防洪水位成果，分析確定牛角大圩泵站外水位。巢湖塘西水位站具有1965-2010年實測逐日水位資料，通過排頻計算，巢湖歷年最低水位平均值為8.30m，排水期多年日平均水位9.10m。

3 牛角大圩站設(shè)計參數(shù)分析

3.1 設(shè)計標準 結(jié)合牛家大圩規(guī)劃的片區(qū)劃分，從充分利用現(xiàn)狀排水系統(tǒng)，就近排水，方便運行管理等因素考慮，采用現(xiàn)有的排澇分區(qū)，分片排水。牛角圩（農(nóng)業(yè)風(fēng)情展示片區(qū)）規(guī)劃標準較高，圩區(qū)內(nèi)主要為高標準經(jīng)濟作物，且有觀光旅游需求，排澇標準考慮提高為20a一遇，采用24h降雨1d平均排除原則。九聯(lián)圩（濕地垂釣體驗片區(qū)）雖然規(guī)劃標準同牛角圩，但圩區(qū)內(nèi)溝塘率較高，對來水有一定的調(diào)蓄空間，排澇標準考慮仍按10a一遇，采用24h降雨1d平均排除原則。

3.2 設(shè)計流量 牛角圩片區(qū)排澇面積9.65km2，其中：水田面積1.14km2，旱荒地面積7.48km2，溝塘面積1.03km2，即在田間配套工程完成后，水田率為11.8%，溝塘率為10.7%，旱荒地率為77.5%。該片區(qū)20a一遇最大24h暴雨量為216mm。按20a一遇24h暴雨1d平均排至作物耐淹水深計算，水田滯蓄水深采用50mm，溝塘調(diào)蓄水深采用300mm，旱地及非耕地徑流系數(shù)采用0.60，水泵日開機采用22h。排澇模計算采用平均排除法。計算公式如下：

[q=F水田（P-h水蓄）+F旱荒地CP-F溝（h溝蓄-P）-FEw3.6TtF]

式中：q——設(shè)計排澇模數(shù)（m3/s/km2）；F——片總面積（km2）；F水田——水田面積（km2）；F旱荒地——旱荒地面積（km2），包括旱地及非耕地；F溝——溝塘面積（km2）；P——設(shè)計暴雨量（mm）；C——徑流系數(shù)，取0.6；h水蓄——水田滯蓄水深，取50mm；h溝蓄——溝塘調(diào)蓄水深，取300mm；T——排澇天數(shù)（d），為1d；t——水泵日開機小時數(shù)（h），取22h/d；[Ew]——歷時為T的水面蒸發(fā)量（mm）。

計算牛角圩片排澇模數(shù)1.34m3/s·km2，設(shè)計排澇流量12.96m3/s，現(xiàn)有排澇流量6.86m3/s，需新增排澇流量6.0m3/s。endprint

九聯(lián)圩片區(qū)排澇面積3.71km2，其中：水田面積1.30km2，旱荒地面積0.77km2，溝塘面積1.64km2，即在田間配套工程完成后，水田率為35%，溝塘率為44.2%，旱荒地率為20.8%。該片區(qū)10a一遇最大24h暴雨量為175mm。按10a一遇24h暴雨1d平均排至作物耐淹水深計算，水田滯蓄水深采用50mm，溝塘調(diào)蓄水深采用250mm，旱地及非耕地徑流系數(shù)采用0.60，水泵日開機采用22h。計算九聯(lián)圩片排澇模數(shù)0.41m3/s·km2，設(shè)計排澇流量1.50m3/s，現(xiàn)狀丙子電灌站設(shè)計排澇流量1.85m3/s，已經(jīng)滿足要求，無需新增排澇流量。

3.3 特征水位與揚程

3.3.1 進水池水位 設(shè)計水位：根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》，在調(diào)蓄容積不大的排澇區(qū)，一般以較低耕作區(qū)（約占排片面積90%～95%）的澇水能被排除為原則，同時考慮水面比降、建筑物水位落差等，確定排澇站進水池設(shè)計水位。牛角大圩內(nèi)現(xiàn)狀地面高程8.1～9.4m，水面比降較小，確定該水位為8.0m。

最低運行水位：排水泵站正常運行的下限排澇水位，是確定水泵安裝高程的依據(jù)；按滿足農(nóng)作物對降低地下水位、減輕漬害的要求來確定。牛家大圩內(nèi)現(xiàn)狀為高標準經(jīng)濟作物，且河道有景觀需求，確定最低運行水位為7.5m。

最高運行水位：根據(jù)排片地形及農(nóng)作物分布，在保證排澇效益的前提下，確定排水區(qū)允許的最高澇水位，并考慮水面比降、建筑物水位落差等。綜合牛家大圩現(xiàn)狀分析，確定該水位為8.5m。

最高水位：在遭遇超標準暴雨時，為保證泵房電機層不進水，最高內(nèi)水位一般采用曾出現(xiàn)過的最高澇水位。根據(jù)牛角大圩歷年情況，確定該水位為9.5m。

3.3.2 出水池水位 設(shè)計水位：取承泄區(qū)10a一遇最高24h平均水位。該泵站出水池設(shè)計水位采用已批的巢湖10a一遇防洪水位11.60m。

最低運行水位：取承泄區(qū)歷年排澇期最低水位平均值。該泵站最低運行水位采用巢湖歷年排水期最低水位8.3m。

最高運行水位：取外河重現(xiàn)期20a一遇最高24h平均水位。該泵站最高運行水位采用巢湖20a一遇防洪水位12.5m。

防洪水位：泵站等別為Ⅳ等，防洪標準采用50a一遇。該泵站防洪水位采用巢湖50a一遇防洪水位。

4 結(jié)語

牛角大圩排澇站水文分析中，結(jié)合牛家大圩的地形地勢特點，分析現(xiàn)狀排水系統(tǒng)，采用分片排水理念，合理地確定了泵站的正常抽排范圍，為該站的設(shè)計提供了科學(xué)的設(shè)計參數(shù)。該工程建成后，可有效改善項目區(qū)的排水狀況，創(chuàng)造良好的環(huán)境。

（責(zé)編：徐煥斗）endprint