淮北地區調蓄水體對抽排排澇泵站規模影響探究

馬強

【摘要】本文以太和中心城區河西區為例，分析在相同洪水入流條件下，增設調蓄水體對抽排排澇泵站規模的影響情況

【關鍵詞】淮北地區；泵站規模；調蓄水體；排澇流量；內澇問題

太和地處淮北淤積平原之西北部，其境內沙潁河為淮河一級支流，境內地勢平坦，西北高（海拔36.05m），東南低（海拔30.5m），高差5.55m，自然坡度萬分之一到千分之一。

1、河西區基本情況

1.1 河西區用地情況

太和中心城區河西區范圍為規劃廣縉大道、白洋路、沙潁河大堤所圍區域，現狀用地以分散村落、連片農田為主，總面積15.6km2。隨著《太和縣城市防洪規劃（2013-2030）》報批，“東進、西跨、北優、中聯”成為太和中心城區主要發展方向。其中“西跨”，即指跨沙潁河向西發展。未來河西區將改變以連片農田為主的用地布局，將規劃成以居住、商服、文化設施用地為主，綠地、行政辦公、醫療衛生用地為輔的河西新區。

圖 1 河西區位及規劃用地圖

1.2 河西區河道情況

河西區范圍內現狀河道僅有幸福溝一條，現狀河道河口寬20m，河底寬10m左右，河道比降萬分之5，與區域整體比降相近。

規劃新開挖泰昌河，河底寬度8～14m，河口寬度30m以內；規劃新開挖鉅陽湖，其湖面面積最大25hm2，用以調節排澇能力、增加水面率。

外河沙潁河耿樓處建有耿樓節制閘，沙潁河20年一遇水位耿樓閘上37.02m，白洋溝溝口36.07m，比河西區一般地面高程要高，因此汛期河西區無自排條件，僅能在關閘條件下靠抽排泵站強排入沙潁河。

抽排排水泵站的設計排水流量應根據排水要求計算確定。①對通過排水河道直接排除澇區澇水的泵站，宜按設計排水河道設計排水流量計算方法確定；②對澇區澇水經河道自流或由內排泵站開機提排至蓄澇區，再外排入承泄區的泵站，應根據設計暴雨和相應洪水入流過程曲線進行調蓄計算，以最大出流量作為設計泵站規模的依據。

2、計算方法介紹

河西區排澇泵站規模計算應按上述方法②確定，不僅需要用到洪水入流過程，同時需要測算整個河西區水位～庫容（面積）曲線以及該區域的允許最高內澇水位。

（1）淮北地區排澇水文計算辦法一般采用采用《水利規劃參考資料》（安徽省水利水電勘測設計院，1981年9月）及“70北京成果”，但這兩種方法以只能計算出設計洪峰流量，無法推求洪水過程線，因此采用《安徽省水文手冊》中瞬時單位線綜合法計算20年一遇洪水入流過程。

（2）水位～庫容曲線因淮北平原高差小，區域面積小，采用靜庫容法計算水位～庫容曲線。河道水位～庫容用河道斷面面積×河道長度進行估算；新增調蓄水體水位～庫容則結合地形圖、等高線用圓臺體積公式進行概化計算。

（3）最高內澇水位確定原則綜合考慮地塊雨水管網收集情況、區內地面高程情況、調蓄空間利用情況等。最高內澇水位越高，河道調蓄能力越大，泵站規模越小；最高內澇水位越低，越有利于地塊雨水自排，但是河道調蓄能力就越小，泵站規模就越大。

綜合考慮后，河西區最高內澇水位取32.5m。即在20年一遇洪水入流情況下，泵站抽排入沙潁河，區內最高水位不超過32.5m。

（4）確定泵站裝機規模，根據20年一遇設計洪水入流過程，按靜庫容法進行調算，不斷試算泵站裝機規模，滿足區內最高水位不超過32.5m。靜庫容法公式如下：

（5）泵站調度原則

排澇泵站裝機規模與調度原則關系密切，如果有準確的天氣預報，暴雨、洪水來臨之前采取預泄、預排河道洪水等措施，可最大限度減小裝機規模。

本算例泵站調度原則為，洪水期關閘期間，當河西區河道水位超過常水位0.1m（本算例常水位為31.5m）時開機，抽排流量等于裝機規模，直至水位降至常水位以下0.5m（預降過程完成）；降至31m后，抽排流量等于來水量，最大抽排流量等于裝機規模，控制水位低于最高內澇水位，待水位回到正常蓄水位時，抽排流量等于來水量。一次完整調度過程完成。

3、分析結論

（1）降低排澇泵站規模

增設調蓄水體可顯著降低排澇泵站規模，特別是新開挖河道、景觀湖等有一定水面面積的調蓄水體。只考慮區內現狀河道幸福溝調蓄的情況下，泵站設計規模至少為28m3/s能滿足既定排澇要求。如果考慮總體規劃中新開挖的泰昌河、鉅陽湖及地下調蓄池，泵站設計規模可由28降低至20.5m3/s。

（2）調度原則至關重要

在相同排澇規模、入流過程條件下，如不采取汛前預降調度措施，最高水位較之會上升0.40～0.53m，在確定區內水位不宜超過32.5m時，則只能增加裝機規模來滿足排澇要求。

（3）地下調蓄池效果甚微

地下調蓄池作為海綿城市措施中的小海綿城市措施，每公頃硬化面積中宜設置250m3的地下調蓄池，河西區設置15萬m3調蓄池，經計算僅能使泵站規模降低0.5m3/s。

4、結語

（1）河道調蓄在城市內澇防治明顯優于其他調蓄措施，但在實際的調度過程中，由于氣候、降雨、匯流等條件十分復雜，何時預降水位騰空調蓄容積則變得尤為重要。因此應及時建立河道水系水力模型，在對匯流、調蓄、排除過程全面模擬的基礎上，制定泵站調度方案，最大限度發揮河道調蓄能力。

（2）地下調蓄池作為近年來采用比較多的海綿城市措施之一，由于其受用地和地下空間的限制，設計規模有限，調蓄容積較小，僅適合匯水分區內的小范圍雨水調蓄。

（3）隨著社會經濟的不斷發展，城市建設過程中不斷有河道被侵占、改道、甚至填埋，然后再以綠色屋頂、下沉綠地、調蓄池（塘）等措施控制降雨徑流，做到低影響開發。本文通過實例分析提出，在城市開發過程尤其是在前期城市總規編制過程中，盡量保留區內原有的水系水塘，并增大水面率，以大海綿措施解決日益突出的內澇問題。

參考文獻：

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