淮北地區(qū)調(diào)蓄水體對(duì)抽排排澇泵站規(guī)模影響探究

馬強(qiáng)

【摘要】本文以太和中心城區(qū)河西區(qū)為例，分析在相同洪水入流條件下，增設(shè)調(diào)蓄水體對(duì)抽排排澇泵站規(guī)模的影響情況

【關(guān)鍵詞】淮北地區(qū)；泵站規(guī)模；調(diào)蓄水體；排澇流量；內(nèi)澇問(wèn)題

太和地處淮北淤積平原之西北部，其境內(nèi)沙潁河為淮河一級(jí)支流，境內(nèi)地勢(shì)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(wàn)分之一到千分之一。

1、河西區(qū)基本情況

1.1 河西區(qū)用地情況

太和中心城區(qū)河西區(qū)范圍為規(guī)劃廣縉大道、白洋路、沙潁河大堤所圍區(qū)域，現(xiàn)狀用地以分散村落、連片農(nóng)田為主，總面積15.6km2。隨著《太和縣城市防洪規(guī)劃（2013-2030）》報(bào)批，“東進(jìn)、西跨、北優(yōu)、中聯(lián)”成為太和中心城區(qū)主要發(fā)展方向。其中“西跨”，即指跨沙潁河向西發(fā)展。未來(lái)河西區(qū)將改變以連片農(nóng)田為主的用地布局，將規(guī)劃成以居住、商服、文化設(shè)施用地為主，綠地、行政辦公、醫(yī)療衛(wèi)生用地為輔的河西新區(qū)。

圖 1 河西區(qū)位及規(guī)劃用地圖

1.2 河西區(qū)河道情況

河西區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)狀河道僅有幸福溝一條，現(xiàn)狀河道河口寬20m，河底寬10m左右，河道比降萬(wàn)分之5，與區(qū)域整體比降相近。

規(guī)劃新開(kāi)挖泰昌河，河底寬度8～14m，河口寬度30m以?xún)?nèi)；規(guī)劃新開(kāi)挖鉅陽(yáng)湖，其湖面面積最大25hm2，用以調(diào)節(jié)排澇能力、增加水面率。

外河沙潁河耿樓處建有耿樓節(jié)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(qū)一般地面高程要高，因此汛期河西區(qū)無(wú)自排條件，僅能在關(guān)閘條件下靠抽排泵站強(qiáng)排入沙潁河。

抽排排水泵站的設(shè)計(jì)排水流量應(yīng)根據(jù)排水要求計(jì)算確定。①對(duì)通過(guò)排水河道直接排除澇區(qū)澇水的泵站，宜按設(shè)計(jì)排水河道設(shè)計(jì)排水流量計(jì)算方法確定；②對(duì)澇區(qū)澇水經(jīng)河道自流或由內(nèi)排泵站開(kāi)機(jī)提排至蓄澇區(qū)，再外排入承泄區(qū)的泵站，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨和相應(yīng)洪水入流過(guò)程曲線(xiàn)進(jìn)行調(diào)蓄計(jì)算，以最大出流量作為設(shè)計(jì)泵站規(guī)模的依據(jù)。

2、計(jì)算方法介紹

河西區(qū)排澇泵站規(guī)模計(jì)算應(yīng)按上述方法②確定，不僅需要用到洪水入流過(guò)程，同時(shí)需要測(cè)算整個(gè)河西區(qū)水位～庫(kù)容（面積）曲線(xiàn)以及該區(qū)域的允許最高內(nèi)澇水位。

（1）淮北地區(qū)排澇水文計(jì)算辦法一般采用采用《水利規(guī)劃參考資料》（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，1981年9月）及“70北京成果”，但這兩種方法以只能計(jì)算出設(shè)計(jì)洪峰流量，無(wú)法推求洪水過(guò)程線(xiàn)，因此采用《安徽省水文手冊(cè)》中瞬時(shí)單位線(xiàn)綜合法計(jì)算20年一遇洪水入流過(guò)程。

（2）水位～庫(kù)容曲線(xiàn)因淮北平原高差小，區(qū)域面積小，采用靜庫(kù)容法計(jì)算水位～庫(kù)容曲線(xiàn)。河道水位～庫(kù)容用河道斷面面積×河道長(zhǎng)度進(jìn)行估算；新增調(diào)蓄水體水位～庫(kù)容則結(jié)合地形圖、等高線(xiàn)用圓臺(tái)體積公式進(jìn)行概化計(jì)算。

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

綜合考慮后，河西區(qū)最高內(nèi)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(qū)內(nèi)最高水位不超過(guò)32.5m。

（4）確定泵站裝機(jī)規(guī)模，根據(jù)20年一遇設(shè)計(jì)洪水入流過(guò)程，按靜庫(kù)容法進(jìn)行調(diào)算，不斷試算泵站裝機(jī)規(guī)模，滿(mǎn)足區(qū)內(nèi)最高水位不超過(guò)32.5m。靜庫(kù)容法公式如下：

（5）泵站調(diào)度原則

排澇泵站裝機(jī)規(guī)模與調(diào)度原則關(guān)系密切，如果有準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，暴雨、洪水來(lái)臨之前采取預(yù)泄、預(yù)排河道洪水等措施，可最大限度減小裝機(jī)規(guī)模。

本算例泵站調(diào)度原則為，洪水期關(guān)閘期間，當(dāng)河西區(qū)河道水位超過(guò)常水位0.1m（本算例常水位為31.5m）時(shí)開(kāi)機(jī)，抽排流量等于裝機(jī)規(guī)模，直至水位降至常水位以下0.5m（預(yù)降過(guò)程完成）；降至31m后，抽排流量等于來(lái)水量，最大抽排流量等于裝機(jī)規(guī)模，控制水位低于最高內(nèi)澇水位，待水位回到正常蓄水位時(shí)，抽排流量等于來(lái)水量。一次完整調(diào)度過(guò)程完成。

3、分析結(jié)論

（1）降低排澇泵站規(guī)模

增設(shè)調(diào)蓄水體可顯著降低排澇泵站規(guī)模，特別是新開(kāi)挖河道、景觀湖等有一定水面面積的調(diào)蓄水體。只考慮區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀河道幸福溝調(diào)蓄的情況下，泵站設(shè)計(jì)規(guī)模至少為28m3/s能滿(mǎn)足既定排澇要求。如果考慮總體規(guī)劃中新開(kāi)挖的泰昌河、鉅陽(yáng)湖及地下調(diào)蓄池，泵站設(shè)計(jì)規(guī)模可由28降低至20.5m3/s。

（2）調(diào)度原則至關(guān)重要

在相同排澇規(guī)模、入流過(guò)程條件下，如不采取汛前預(yù)降調(diào)度措施，最高水位較之會(huì)上升0.40～0.53m，在確定區(qū)內(nèi)水位不宜超過(guò)32.5m時(shí)，則只能增加裝機(jī)規(guī)模來(lái)滿(mǎn)足排澇要求。

（3）地下調(diào)蓄池效果甚微

地下調(diào)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(shè)置250m3的地下調(diào)蓄池，河西區(qū)設(shè)置15萬(wàn)m3調(diào)蓄池，經(jīng)計(jì)算僅能使泵站規(guī)模降低0.5m3/s。

4、結(jié)語(yǔ)

（1）河道調(diào)蓄在城市內(nèi)澇防治明顯優(yōu)于其他調(diào)蓄措施，但在實(shí)際的調(diào)度過(guò)程中，由于氣候、降雨、匯流等條件十分復(fù)雜，何時(shí)預(yù)降水位騰空調(diào)蓄容積則變得尤為重要。因此應(yīng)及時(shí)建立河道水系水力模型，在對(duì)匯流、調(diào)蓄、排除過(guò)程全面模擬的基礎(chǔ)上，制定泵站調(diào)度方案，最大限度發(fā)揮河道調(diào)蓄能力。

（2）地下調(diào)蓄池作為近年來(lái)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(shè)計(jì)規(guī)模有限，調(diào)蓄容積較小，僅適合匯水分區(qū)內(nèi)的小范圍雨水調(diào)蓄。

（3）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建設(shè)過(guò)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(diào)蓄池（塘）等措施控制降雨徑流，做到低影響開(kāi)發(fā)。本文通過(guò)實(shí)例分析提出，在城市開(kāi)發(fā)過(guò)程尤其是在前期城市總規(guī)編制過(guò)程中，盡量保留區(qū)內(nèi)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(nèi)澇問(wèn)題。

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