山根電排站排澇規模的確定及合理性探討

(岳陽市水利水電勘測設計院 湖南 岳陽 414000)

一、現狀及存在的問題

山根電排站位于廣東省佛山市南海區西樵鎮桑園圍山根片內，西樵鎮屬珠江三角洲水網地帶，東鄰北江，西瀕西江，地勢平坦，河涌交錯，是著名的魚塘區，山根片現狀排澇方式為泵站電排為主、水閘自排為輔，遭遇暴雨時，澇水只能由山根電排站、寨邊竇和崗頭涌竇三個出口排出外江順德水道。山根電排站始建于1962年，現狀設計排水流量3.9m3/s，僅達到10年一遇24小時暴雨3.5天排干標準，排澇標準遠未達到當地現行排澇規劃的30年一遇24小時設計暴雨一天排完的排澇標準，在近幾年暴雨增多的情況下，不能及時將澇水排出順德水道，從而造成山根片水浸，人民財產安全受到及大威脅，因此，對山根電排站進行擴建，提高山根片的排澇能力十分必要。

二、排澇流量的確定

山根電排站屬于排水泵站，根據《泵站設計規范》(GB50265-2010)，其排澇設計流量根據排澇標準、排澇方式、設計暴雨、排澇面積及調蓄容積等綜合分析計算確定。

(一)集雨面積。采用電子地形圖，復核山根片總集雨面積為7.51km2。流域西面以西樵山天然分水嶺為界，向南至九江鎮交界以南北主涌和嶺西涌為界，東面直接面對順德水道。

(二)排澇標準。山根片的排澇標準按當地現行排澇規劃執行，即30年一遇24小時設計暴雨1天排完且最高控制內涌水位1.7m。

(三)設計暴雨。采用暴雨參數等值線圖法計算設計暴雨，點面暴雨轉換根據《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》(1991年)查點面換算系數～歷時～集雨面積關系圖(暴雨低區)計算，經計算，本工程區域6小時設計面暴雨量155.16mm，24小時設計面暴雨量225.68mm。

(四)設計洪水。本工程所在區域沒有實測的暴雨洪水資料，屬于無資料地區，其設計暴雨洪水過程線計算主要通過產流計算推求設計凈雨過程，再通過匯流計算推求設計洪峰流量及設計洪水過程線，分別采用帶時段綜合徑流系數法、推理公式法、廣東省綜合單位線法三種產流計算方法進行分析比選，并最終采用帶時段綜合徑流系數法計算設計洪水，經計算，山根片30年一遇24小時設計暴雨洪峰流量為46.98m3/s。

(五)排澇演算

1.計算方法。河網一維非恒定流水力計算是平原河網區排澇分析計算的有效方法。本次計算在丹麥水力學研究所開發的MIKE11軟件平臺上進行，該軟件目前在國際水科學工程計算領域應用廣泛，可得到河道斷面水位、流量及其過程線等一系列豐富成果數據，是一款先進可靠的專用工程計算軟件。

2.河網概化。本次計算概化河道13條，沒有概化的水面采用在河網中附加蓄水容積的辦法處理。概化控制建筑物1處，為山根泵站。經過概化，河網共有水位計算節點125個，流量計算節點101個。

3.邊界條件。內邊界：計算時將片區總入流過程按各河道匯水范圍分配至河道，河道入流過程按旁側單寬均勻入流考慮。外邊界：在設計條件下，不考慮水閘自排情況，不考慮外江水位的變化，水閘一直處于關閉狀態，圍內發生洪澇時，全靠排澇泵站排水。

4.控制建筑物。汛期，預報大暴雨即將來臨時，通過水閘及泵站預降內河水位，將內河水位提前預降至0.0m，以預留涌容滯蓄澇水；暴雨發生時，當內涌水位低于外江水位時，啟用泵站，根據內涌來水情況確定開機流量，搶排澇水。

5.計算結果。通過河網水動力模型計算得到山根片達到30年一遇24小時暴雨1天排干且最高控制內涌水位1.7m的排澇標準，機電排澇規劃流量為21.2m3/s。相應各河涌代表斷面最高水位1.626m～1.697m，均不超過1.70m，能滿足控制內水位的要求。山根電排站排水過程線如圖1所示。

圖1 山根電排站排水過程線圖

三、泵站排澇規模合理性分析

山根片總集雨面積為7.51km2，片區內僅有山根電排站一個排澇泵站，從提高澇區排澇保障性角度考慮，適當采用高標準進行整治，設置一定規模的電排設施是必要的，排澇泵站具有削峰排水及預排作用，考慮將來片區內涌配套整治的進一步完善，以及開發后土地高程的提高等因素，按遠期控制內水位1.7m，山根片排澇設計流量為21.2m3/s。

類比佛山桂城1～2年暴雨重現期設防情況下，不經河涌調蓄直接由雨水泵站排水的排澇模數約為5m3/s/km2，結合分析計算，類比分析后認為：考慮內涌調蓄后，中心城區排澇模數約為3～3.5m3/s/km2，城郊區約為2.5～3m3/s/km2，一般鎮區及農村約為1.5～2.5m3/s/km2(與調蓄面積調蓄水深有關)，此外，排澇模數隨著集雨面積的增大而減小。山根片集雨面積7.51km2，本次計算的排澇設計流量為21.2m3/s，排澇模數為2.82m3/s/km2，基本在上述成果范圍之內。

因此，本次山根電排站排澇規模是合理的。

四、結論

(1)采用MIKE11軟件對平原河網區澇區進行一維非恒定流進行排澇計算具有先進適用性，可得到河道斷面水位、流量及相應過程線等豐富的成果數據，經計算山根片達到30年一遇24小時暴雨1天排干且最高控制內涌水位1.7m的排澇標準，相應機電排澇規劃流量為21.2m3/s，各河涌代表斷面最高水位1.626m～1.697m，均不超過1.70m，能滿足控制內水位的要求。

(2)山根片集雨面積7.51km2，計算的排澇流量為21.2m3/s，排澇模數為2.82m3/s/km2，其成果處于經過內涌調蓄后的城郊區排澇模數2.5～3m3/s/km2范圍之內，排澇規模是合理的。