上海奉賢莊行地區(qū)圩區(qū)除澇能力研究

閆 莉

(上海水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海 200232)

1 引言

莊行地區(qū)屬于上海市水利分片綜合治理規(guī)劃中的“浦東片”，目前大片一線防洪擋潮工程已經(jīng)基本建成，形成大包圍。但莊行地區(qū)歷來(lái)地勢(shì)低洼，現(xiàn)狀地面高程基本在3．0～4．0m(上海吳淞基面，下同)之間，且大部分為3．3～3．6m，為了確保地區(qū)防汛除澇安全，從上世紀(jì)70年代開始，陸續(xù)建成九個(gè)圩區(qū)，形成了三級(jí)排澇模式。近年來(lái)，隨著太湖流域防洪除澇工程不斷完善、城市建設(shè)聚焦郊區(qū)、區(qū)域開發(fā)不斷深入，莊行地區(qū)身受北側(cè)黃浦江水位抬升之勢(shì)的威脅，和內(nèi)部河道水面不斷減少的多重不利因素影響下，圩區(qū)的防洪除澇壓力也隨之增加。本文利用圩區(qū)、集水區(qū)降雨徑流及排澇模型通過計(jì)算復(fù)核分析莊行地區(qū)現(xiàn)狀圩區(qū)的除澇能力，提出圩區(qū)規(guī)劃設(shè)想，分析圩區(qū)預(yù)降能力、抗風(fēng)險(xiǎn)能力，為該地區(qū)的圩區(qū)建設(shè)提出建議。

2 現(xiàn)狀圩區(qū)分布與除澇泵站情況

莊行地區(qū)的九個(gè)圩區(qū)全部分布在黃浦江以南，南竹港以西，龍泉港以東。經(jīng)過多年運(yùn)行維護(hù)，結(jié)合地區(qū)農(nóng)田及河道分布，圩區(qū)布局已基本穩(wěn)定，以浦南運(yùn)河為界，以北有六個(gè)，分別是新光圩區(qū)、耀光圩區(qū)、浦秀圩區(qū)、張?zhí)鳞讌^(qū)、光明圩區(qū)和張?jiān)欺讌^(qū);以南有三個(gè)，分別為煙墩圩區(qū)、新苑圩區(qū)和柴塘圩區(qū)。

9座圩區(qū)共有水閘60座，排澇泵站28座，配備水泵電動(dòng)機(jī)58臺(tái)套，總流量84．46m3/s，圩區(qū)服務(wù)面積約38．12km2。現(xiàn)狀圩區(qū)情況及水利工程布局分別見表1、圖1。

表1 莊行地區(qū)現(xiàn)狀圩區(qū)情況表

3 圩區(qū)最低控制水位及最高控制水位

莊行地區(qū)各圩區(qū)的常水位在2．5～2．8m。結(jié)合各圩區(qū)不同的地面高程情況、河道常水位以及各圩區(qū)日常的調(diào)度管理經(jīng)驗(yàn)，本著尊重現(xiàn)實(shí)，因地制宜的原則，本次研究將9個(gè)圩區(qū)的河道預(yù)降最低控制水位設(shè)為1．8m，除澇最高控制水位要求分為2．8m～3．5m共5種情況，主要圩區(qū)相關(guān)情況見表2。

圖1 莊行地區(qū)圩區(qū)及水利工程布局圖

4 圩區(qū)現(xiàn)狀除澇能力復(fù)核分析

這里所指的除澇能力復(fù)核分析是在規(guī)劃20年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)下，達(dá)到規(guī)劃河面率情況下，對(duì)圩區(qū)除澇泵站流量進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。各圩區(qū)常水位普遍在2．5～2．8m，按表2所示圩區(qū)除澇預(yù)降水位及最高控制水位，假設(shè)所有澇水歸漕，都匯集至圩內(nèi)河道，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的最高控制水位時(shí)，理論裝機(jī)流量若大于現(xiàn)狀流量，則現(xiàn)有除澇泵站的除澇能力所能控制的最高水位超過了規(guī)劃最高控制水位，不能滿足圩區(qū)雨水自流排水的要求，即圩區(qū)泵站流量復(fù)核結(jié)果為不達(dá)標(biāo)。

分別以浦南運(yùn)河以北的耀光圩區(qū)和浦南運(yùn)河以南的新苑圩區(qū)為例。耀光圩區(qū)位于黃浦江南側(cè)、巨潮港以東、南沙港以西、肖塘港以北，面積5．22km2，圩內(nèi)地面高程在 3．7m ～3．9m 之間。當(dāng)規(guī)劃圩區(qū)內(nèi)河面率達(dá)4．67%，雨前預(yù)降水位至1．8m，在現(xiàn)有泵站流量9．5m3/s條件下，圩內(nèi)最高水位可控制在3．4m以內(nèi)，滿足該圩區(qū)的除澇最高水位控制要求，泵站流量復(fù)核達(dá)標(biāo)。新苑圩區(qū)位于浦南運(yùn)河南側(cè)、冷涇以西、團(tuán)結(jié)河以東、高麻涇以北，面積 3．23km2，圩內(nèi)地面高程 3．4m ～3．7m，當(dāng)規(guī)劃圩區(qū)內(nèi)河面率達(dá) 4．4%，雨前預(yù)降水位1．8m，泵站流量達(dá)6．5m3/s時(shí)，圩內(nèi)最高水位可控制在 3．2m，而目前新苑圩區(qū)現(xiàn)狀泵站流量為5．56m3/s，該圩區(qū)現(xiàn)有除澇能力不達(dá)標(biāo)，圩區(qū)除澇存在安全隱患。

根據(jù)本次計(jì)算對(duì)所有圩區(qū)的分析結(jié)果，在預(yù)設(shè)工況條件下，張?jiān)欺讌^(qū)和新苑圩區(qū)不滿足除澇要求，圩區(qū)泵站流量復(fù)核結(jié)果為不達(dá)標(biāo)。

5 圩區(qū)除澇規(guī)劃

5.1 圩區(qū)布局調(diào)整

本次研究在圩區(qū)布局的調(diào)整上，主要結(jié)合上位水利規(guī)劃、圩區(qū)現(xiàn)狀及周邊情況等因素，將光明圩區(qū)、煙墩圩區(qū)范圍進(jìn)行調(diào)整。

在奉賢區(qū)水利規(guī)劃中，千步?jīng)鼙欢ㄎ粸楣歉梢ǖ溃沟眠@一光明圩區(qū)的部分圩內(nèi)河道將被破圩，打通，因此原光明圩區(qū)以千步?jīng)転榻绶譃闁|西兩個(gè)圩區(qū)，即姚涇圩區(qū)和新的光明圩區(qū)。姚涇圩區(qū)位于千步?jīng)芤晕鳌^(qū)界以東以南、浦南運(yùn)河以北，面積2．9km2;新的光明圩區(qū)位于友誼河南側(cè)、巨潮港以西、千步?jīng)芤詵|、浦南運(yùn)河以北，面積7．36km2。浦南運(yùn)河以南的煙墩圩區(qū)，原東側(cè)邊界為鴨梅港—孫家港，圩區(qū)內(nèi)河北新河一直向東通往現(xiàn)有道路，鴨梅港以東與道路之間所夾地塊現(xiàn)狀排水最終也通過鴨梅港水閘排入外河，本次研究將該所夾地塊一并納入煙墩圩區(qū)范圍，調(diào)整后的煙墩圩區(qū)位于顧月塘南側(cè)、孫家港以西、區(qū)界以東、工農(nóng)二號(hào)河以北，面積3．25km2。調(diào)整后的圩區(qū)由9個(gè)增加到10個(gè)圩區(qū)，面積合計(jì)37．77km2，圩內(nèi)規(guī)劃河面積 215．9ha，圩內(nèi)平均規(guī)劃河面率 5．43%。

5.2 排澇泵站規(guī)模

排澇泵站規(guī)模與各圩區(qū)河面率大小、下墊面組成、地面高程及水位控制條件有密切的關(guān)系。圩內(nèi)河面率高，地面高程高、調(diào)蓄庫(kù)容大，除澇動(dòng)力可小。反之，配置除澇動(dòng)力要大。本次研究在泵站規(guī)模的確定上主要根據(jù)圩區(qū)除澇流量計(jì)算結(jié)果，對(duì)于不滿足要求的張?jiān)坪托略粉讌^(qū)，各增加1m3/s流量，其余滿足要求的圩區(qū)其規(guī)劃除澇流量既為現(xiàn)狀流量。經(jīng)計(jì)算各圩區(qū)泵站裝機(jī)總流量為86．2m3/s，主要圩區(qū)情況詳見表2，典型圩區(qū)規(guī)劃水位降雨過程見圖2。

5.3 預(yù)降能力分析

雨前預(yù)降，是確保圩區(qū)除澇安全的必要手段，在暴雨來(lái)臨前預(yù)降圩內(nèi)水位，可騰出庫(kù)容。預(yù)降能力主要分析圩區(qū)在規(guī)劃排澇泵站配置到位后，在暴雨來(lái)臨前，圩區(qū)水位從常水位降至最低控制水位所需的時(shí)間。本次研究對(duì)從2．5m和2．8m開始起降均作了分析。從表2可以看出，從2．5m開始預(yù)降時(shí)，預(yù)降所需時(shí)間在2～10小時(shí)，從2．8m開始預(yù)降時(shí)，預(yù)降所需時(shí)間在3～15小時(shí)，平均增加了1～5小時(shí)，可見配合預(yù)報(bào)，留足時(shí)間，做好預(yù)降對(duì)除澇工作的影響十分明顯。各圩區(qū)預(yù)降所需時(shí)間見表3。

圖2 典型圩區(qū)除澇水位過程線

表2 圩區(qū)泵站裝機(jī)總流量規(guī)劃表

表3 各圩區(qū)在規(guī)劃除澇泵站下預(yù)降到1.8m所需時(shí)間表

5.4 抗風(fēng)險(xiǎn)分析

設(shè)定不同的工況組合，或增加降雨量，或提高最大小時(shí)降雨強(qiáng)度，或抬高圩區(qū)內(nèi)起調(diào)水位等工況下，研究圩區(qū)最高水位的變化，以驗(yàn)證圩區(qū)除澇的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

本次抗風(fēng)險(xiǎn)分析中工況為三個(gè)組合:(1)最大24小時(shí)面雨量不變，其中最大1小時(shí)降雨強(qiáng)度調(diào)整為2年一遇44．3mm;(2)將24小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)暴雨增加15%，即24小時(shí)雨量為230．23mm;(3)考慮天氣預(yù)報(bào)不準(zhǔn)及管理疏忽等因素，圩內(nèi)起調(diào)水位抬高到2．2m。經(jīng)過對(duì)這三種工況分別進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析可知:(1)在按規(guī)劃要求進(jìn)行預(yù)降時(shí)，即便遭遇小時(shí)降雨強(qiáng)度增大的工況一，圩區(qū)泵站流量強(qiáng)力抽排，各圩區(qū)可以做到基本不出險(xiǎn);(2)當(dāng)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)暴雨時(shí)，由于24小時(shí)降雨量增加，即便預(yù)降到位，個(gè)別圩區(qū)仍會(huì)出險(xiǎn);(3)若雨前預(yù)降不到位，即使在發(fā)生規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)降雨時(shí)，少部分圩區(qū)仍將會(huì)出現(xiàn)險(xiǎn)情，可見雨前預(yù)降工作十分重要。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)通過計(jì)算分析可知，莊行現(xiàn)狀9個(gè)圩區(qū)的排澇泵站規(guī)模，除張?jiān)坪托略粉讌^(qū)外，大部分圩區(qū)基本滿足規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)要求。

(2)提出圩區(qū)布局規(guī)劃設(shè)想，莊行地區(qū)由現(xiàn)狀9個(gè)圩區(qū)調(diào)整成10個(gè)，根據(jù)各圩區(qū)規(guī)劃水系、地形、控制水位等情況，經(jīng)計(jì)算各圩區(qū)泵站裝機(jī)總流量為86．2m3/s。

(3)在暴雨來(lái)臨前，圩區(qū)水位從常水位降至最低控制水位的預(yù)降時(shí)間在2～15小時(shí)，需引起管理部門尤其是水閘泵站工程調(diào)度單位的高度重視，密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)預(yù)降。

(4)完善圩區(qū)防洪除澇設(shè)施，大力疏浚內(nèi)部河道，嚴(yán)格保護(hù)并恢復(fù)圩內(nèi)水面率。加強(qiáng)圩區(qū)在汛期的合理調(diào)度，根據(jù)圩區(qū)的特點(diǎn)，合理確定圩區(qū)最低控制水位和最高控制水位，在汛期或臺(tái)風(fēng)來(lái)臨前，按防洪預(yù)案適當(dāng)預(yù)降圩區(qū)內(nèi)河水位，減輕洪澇災(zāi)害。