陽江市城南新區(qū)排澇泵站規(guī)模確定

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

1 工程概況

城南新區(qū)位于廣東省陽江市南部，是陽江市提升城市形象、實現(xiàn)由濱江城市向濱海港口城市發(fā)展的重點(diǎn)建設(shè)區(qū)域。城南新區(qū)南鄰漠陽江，距離漠陽江出?？?2.0km，新區(qū)總面積15.4km2。本地區(qū)屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，受海洋性季風(fēng)及熱帶高壓影響，是華南有名的高暴雨區(qū)。城南新區(qū)地勢低洼，城市道路標(biāo)高僅為2.7～3.0m，新區(qū)范圍內(nèi)漠陽江為感潮河段，漠陽江5年一遇洪潮外包線水位高達(dá)2.4～2.7m，當(dāng)強(qiáng)降雨遭遇漠陽江高潮位時，內(nèi)河澇水受到外江潮水頂托而無法自流排除，極易造成內(nèi)澇。為保證城南新區(qū)防洪排澇安全，擬在新區(qū)南部建設(shè)一座排澇泵站。泵站設(shè)計排澇標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期10年一遇，24h暴雨所產(chǎn)生的徑流量1d排干不成災(zāi)。

2 排澇流量計算方法比選

根據(jù)城南新區(qū)排澇防護(hù)對象的特點(diǎn)、水系分布情況及排水路徑等，選擇合適的排澇流量計算方法。我國水利和市政行業(yè)規(guī)范所推薦的排澇泵站流量計算方法主要有排澇模數(shù)法、基于設(shè)計暴雨強(qiáng)度的推理公式法及調(diào)蓄計算法。本文結(jié)合城南新區(qū)自身特點(diǎn)，對3種計算方法進(jìn)行分析。

2.1 排澇模數(shù)法

排澇模數(shù)法系根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗采用平均排除法推求排澇模數(shù)，然后由排澇模數(shù)乘以排澇面積求得泵站設(shè)計流量。排澇模數(shù)法的關(guān)注點(diǎn)在于澇水排除的時間，其無法推求排澇期間澇水水位的變化過程。由于農(nóng)田排澇只需要在農(nóng)作物的耐淹時間內(nèi)將澇水排除即可，而無需控制農(nóng)田的淹沒水深，故排澇模數(shù)法對于計算農(nóng)田排澇泵站設(shè)計流量是合適的。但對于像城南新區(qū)這樣人口密集、商鋪林立、受淹成本巨大的城市來講，排澇期間必須控制澇水不能淹沒城區(qū)重要基礎(chǔ)設(shè)施及影響城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即排澇的關(guān)注點(diǎn)除了排澇時間，還必須關(guān)注澇水水位的變化，故采用排澇模數(shù)法計算城南新區(qū)排澇泵站設(shè)計流量并不合適。

2.2 基于設(shè)計暴雨強(qiáng)度的推理公式法

推理公式法確定泵站設(shè)計流量主要適用于城市小范圍雨水管網(wǎng)末端所設(shè)置的雨水泵站，當(dāng)匯水面積大于2km2時會產(chǎn)生較大誤差，且在計算時無法考慮河湖的調(diào)蓄功能。城南新區(qū)匯水面積達(dá)15.4km2，有較大的調(diào)蓄容積，故推理公式法不宜采用。另外，目前我國各地在推求暴雨強(qiáng)度公式時所采用的水文取樣統(tǒng)計方法大多為年多個樣法，而水利行業(yè)洪水標(biāo)準(zhǔn)的水文取樣統(tǒng)計方法均選擇年最大值法，導(dǎo)致采用推理公式所確定的泵站規(guī)模在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面與水利行業(yè)傳統(tǒng)采用的流域洪水標(biāo)準(zhǔn)不一致。

2.3 調(diào)蓄計算法

調(diào)蓄計算法適用于排水區(qū)域較大、排澇區(qū)有較大蓄澇容積，且蓄澇區(qū)位置較低而又集中，可調(diào)蓄全部排水面積上的暴雨量的情況。城南新區(qū)水系發(fā)達(dá)，水網(wǎng)連通，新區(qū)城市水面率最高達(dá)14.52%，內(nèi)河沙格涌蜿蜒從該地區(qū)南部由西向東流過，中間不斷有小河涌注入，最后穿過四圍聯(lián)圍堤防后流入漠陽江。在排澇功能上，新區(qū)的河流水系及濕地公園共同構(gòu)成城南新區(qū)的蓄水區(qū)域，可接納全區(qū)的雨水排放，在排澇期間發(fā)揮重要的洪水調(diào)蓄作用?？紤]調(diào)蓄后可較大幅度地縮減排澇泵站的設(shè)計流量規(guī)模，降低泵站建設(shè)和運(yùn)營成本。另外，調(diào)蓄計算系在規(guī)定的排澇時間內(nèi)，對排水區(qū)進(jìn)行蓄、排洪演算，以控制排澇期間排水區(qū)最高水位為目標(biāo)確定泵站規(guī)模，故利用調(diào)蓄計算法所確定的泵站規(guī)模不僅可保證排澇時間，還可控制澇水不能淹沒城區(qū)重要基礎(chǔ)設(shè)施，這對于城南新區(qū)這樣的城市排澇是合適的。故城南新區(qū)排澇泵站選擇調(diào)蓄計算法確定其設(shè)計排澇流量。

3 調(diào)蓄演算

3.1 起排水位和最高控制水位的確定

泵站起排水位為調(diào)蓄區(qū)設(shè)計低水位，即排澇前期內(nèi)河限制水位，而最高控制水位為排澇期間為保證排澇區(qū)不受災(zāi)所要控制的內(nèi)河最高水位，起排水位與最高控制水位之間的內(nèi)河容積即為排水區(qū)的調(diào)蓄容積，適當(dāng)增大調(diào)蓄容積，可減小泵站規(guī)模。

泵站起排水位應(yīng)與排水區(qū)常水位接近，通過對城南新區(qū)河系地形標(biāo)高及常水位變化情況進(jìn)行調(diào)查，并綜合考慮沿河分布的魚塘及水生植物生長的水深要求，確定泵站起排水位取0.3m。

排水區(qū)最高控制水位以使城南新區(qū)大部分市政排水管網(wǎng)排水通暢，重要基礎(chǔ)設(shè)施及主干道路不產(chǎn)生有害積水為原則確定。城南新區(qū)主要道路路面高程為2.7～3.0m，周圍地塊比路面高0.2～0.4m，城南新區(qū)雨水管渠沿道路埋設(shè)，雨水管渠匯入內(nèi)河處（即排出口）的管渠渠底高程為-0.6～1.4m。對城南新區(qū)排水系統(tǒng)進(jìn)行分析，在排水過程中，隨著雨水管渠排出口處內(nèi)河水位的上升，管渠排水逐漸受到頂托，當(dāng)管渠排出口處內(nèi)河水位加上雨水由路面雨水口流至該排出口的水力損失，大于雨水口附近的路面高程時，該處路面便會產(chǎn)生積水。據(jù)此對城南新區(qū)各條排水管渠進(jìn)行分析、計算，確定排澇期間內(nèi)河最高控制水位取1.8m。

3.2 調(diào)蓄演算過程

城南新區(qū)排澇泵站在考慮內(nèi)河調(diào)蓄時，泵站典型運(yùn)行步驟如下：

3.2.1 主汛期

出現(xiàn)強(qiáng)降雨預(yù)警時，利用自排涵閘或泵站將內(nèi)河水位預(yù)降至起排水位。

3.2.2 降雨初期

當(dāng)內(nèi)河來水量小于泵站設(shè)計流量時，開啟泵站部分機(jī)組，使排水量與來水量大致相等，維持內(nèi)河起排水位不變。期間若降雨不再增大，可隨降雨減小情況逐步關(guān)停機(jī)組，降雨結(jié)束保證內(nèi)河水位不高于起排水位。

3.2.3 降雨量逐步增大

當(dāng)降雨量逐步增大至大于泵站設(shè)計流量時，開啟全部機(jī)組，此時由于來水量大于泵站抽排量，故內(nèi)河水位逐步上升。

3.2.4 降雨逐漸減小

當(dāng)降雨逐漸減小，內(nèi)河來水量減少至與泵排流量相等時，內(nèi)河水位達(dá)到最高值，此后水位逐步下降直至內(nèi)河水位降至起排水位，然后關(guān)停機(jī)組，騰空調(diào)蓄容積以迎接下一場強(qiáng)降雨來臨。

為保證排澇安全，調(diào)蓄計算時外河水位采用5年一遇高潮位，并采用內(nèi)河洪峰（10年一遇）與外江潮峰（5年一遇高潮位）峰峰相遇的不利組合進(jìn)行調(diào)蓄演算，在此組合條件下，由于受到外江水位頂托，內(nèi)河來水基本無自排條件，需全部由泵站排除。調(diào)蓄計算時，可先假定泵站設(shè)計流量，然后根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下的內(nèi)河來水過程，進(jìn)行24h蓄、排洪演算，以控制內(nèi)河水位不高于最高限制水位1.8m為目標(biāo)，通過試算法最終確定城南新區(qū)排澇泵站最終確定的設(shè)計流量70m3/s，相應(yīng)排水區(qū)最高控制水位1.79m，調(diào)蓄計算過程如表1及圖1～圖2。

續(xù)表1

圖1 調(diào)蓄過程

圖2 排水區(qū)水位變化

4 結(jié)語

（1）根據(jù)城南新區(qū)河湖密布、蓄澇容積較大的特點(diǎn)，選擇調(diào)蓄計算法確定泵站排澇規(guī)模。

（2）根據(jù)設(shè)計排澇標(biāo)準(zhǔn)情況下內(nèi)河來水過程及泵站排水過程，在規(guī)定排澇時間內(nèi)進(jìn)行排水區(qū)蓄、排洪演算，以控制排澇期間內(nèi)河水位不淹沒城區(qū)主干道路為目標(biāo)，確定城南新區(qū)排澇泵站設(shè)計流量為70m3/s。

參考文獻(xiàn)：

［1］丘傳忻.泵站［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.

［2］GB50288—99， 灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］GB/T50805—2012， 城市防洪工程設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］GB50014—2006， 室外排水設(shè)計規(guī)范（2014年版）［S］.

［5］GB50265—2010，泵站設(shè)計規(guī)范［S］.