遼渾蒲泵站排水流量及特征水位的確定方法

孫文偉

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003）

1 概述

臺安縣遼渾蒲泵站地處遼寧省中部鞍山市臺安縣境內(nèi)，遼渾蒲泵站是遼寧省大型泵站之一，是以渾河及其回水支流外遼河、遼臺排干為排水河道的大型電力排灌泵站，由三界排水站、湘水排水站、郁坨子排水站、偏養(yǎng)子排水站、頭臺子排水站、兀拉排水站、竇家排水站、李套子排灌站、張臺子排灌站等9 座泵站組成，總裝機68 臺，總裝機功率11 005 kW，設(shè)計流量110 m3/s。遼渾蒲澇區(qū)總?cè)丝?0.4 萬人，遼渾蒲泵站擔負著區(qū)域內(nèi)271.82 km2的排水任務(wù)。設(shè)計灌溉保證率75%，實際灌溉保證率為48%；設(shè)計灌溉面積1.8 萬畝，有效灌溉面積0.8 萬畝；設(shè)計排澇面積24.82 萬畝，實際排澇面積24.82萬畝；主要受益鄉(xiāng)鎮(zhèn)有韭菜臺鎮(zhèn)、高力房鎮(zhèn)和黃沙坨鎮(zhèn)，年產(chǎn)糧食1.55億kg，年產(chǎn)值49億元。

臺安縣遼渾蒲泵站9 座泵站全部列入《全國大型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》進行更新改造。截至目前，其中三界排水站、郁坨子排水站、兀拉排水站、張臺子排灌站、湘水排水站和頭臺子排水站等6座泵站已更新改造完成，本次設(shè)計只需對剩余偏養(yǎng)子排水站、李套子排灌站和竇家排水站等3 座泵站進行更新改造設(shè)計。

2 工程等級劃分及防洪標準

2.1 工程等別

根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB5065-2010），遼渾蒲泵站規(guī)模為大（2）型，泵站等別為Ⅱ等。

本工程只對偏養(yǎng)子排水站、李套子排灌站和竇家排水站進行更新改造，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）和《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB50265-2010），并結(jié)合3 座泵站的設(shè)計流量、裝機容量和排澇面積（見表1）可知，偏養(yǎng)子排水站主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5 級；李套子排灌站主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5級；竇家排水站主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5 級，臨時性建筑物級別為5 級。同時根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》，泵站穿堤建筑物級別不低于所在堤防等級（見表2），因此偏養(yǎng)子排水站出水池級別為2級；李套子排灌站穿堤涵級別為2級。

表1 遼渾蒲泵站設(shè)計流量和裝機容量匯總表

2.2 防洪標準

根據(jù)《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB50265-2010）可知，偏養(yǎng)子排水站設(shè)計防洪標準為30年一遇，校核防洪標準為100 年一遇，偏養(yǎng)子排水站出水池設(shè)計防洪標準為50 年一遇，校核防洪標準為200 年一遇；李套子排灌站設(shè)計防洪標準為30年一遇，校核防洪標準為100 年一遇，李套子排灌站穿堤涵設(shè)計防洪標準為50 年一遇，校核防洪標準為200 年一遇；竇家排水站設(shè)計防洪標準為20 年一遇，校核防洪標準為50年一遇。

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2017）和工程實際情況，偏養(yǎng)子排水站臨時工程導(dǎo)流建筑物洪水標準為10年一遇，李套子排灌站臨時工程導(dǎo)流建筑物洪水標準為5 年一遇，竇家排水站臨時工程導(dǎo)流建筑物洪水標準為5年一遇。

2.3 排澇標準

考慮到工程所在范圍的重要性，并根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2018）和區(qū)域?qū)嶋H情況，確定遼渾蒲泵站排澇標準為10年一遇。

3 排水流量確定

3.1 排澇面積復(fù)核

根據(jù)遼渾蒲泵站安全鑒定中的排澇面積，對比《臺安縣治澇現(xiàn)狀及規(guī)劃布置圖1∶50 000》，各站排澇面積都沒有變化。同時通過現(xiàn)場調(diào)查詢問，水、旱田的面積并無大的變化，基本維持原狀。本次排澇面積復(fù)核仍按原排澇面積復(fù)核其排水流量。

3.2 設(shè)計排水流量

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》（GB50288-2018）及遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院編制完成的《遼寧省治澇規(guī)劃報告（含田間配套工程）》，結(jié)合我省實際情況，采用10 年一遇24 h 降雨旱作區(qū)2 d排除、水稻區(qū)3 d降雨3～5 d排除的排澇標準對排澇規(guī)模進行復(fù)核。

設(shè)計排澇歷時T取2（3～5）d，計算排澇模數(shù)如下：

（1）平原區(qū)旱地設(shè)計排澇模數(shù)計算公式：

式中：Mh為旱地設(shè)計排澇模數(shù)，m3/（s·km2）；R 為歷時為T 的設(shè)計暴雨所產(chǎn)生的凈雨，mm；T 為澇水排出時間，d。

（2）平原區(qū)水田設(shè)計排澇模數(shù)計算公式：

式中：Ms為水田設(shè)計排澇模數(shù)，m3/（s·km2）；Rs為水田需要排除的澇水深，mm；PT′為歷時為T′的設(shè)計暴雨，mm；hs為水田滯蓄水深，mm，我省為30 cm；f 為歷時為T 的水田滲漏量，mm，一般采用1.0～2.2 mm/d；E為水田日蒸發(fā)量，mm，一般采用4～6 mm。

（3）平原區(qū)旱地和水田綜合設(shè)計排澇模數(shù)計算公式：

式中：Mz為綜合設(shè)計排澇模數(shù)，m3/（s·km2）；Ah為旱地面積，km2；As為水田面積，km2。

根據(jù)《遼寧省治澇規(guī)劃報告（含田間配套工程）》，參照渾河右岸澇區(qū)遼中澇片10年一遇旱田排水模數(shù)0.39 m3/（s·km2）及10 年一遇水田排水模數(shù)0.24 m3/（s·km2）計算各泵站設(shè)計排水流量。計算成果見表3。

表3 泵站設(shè)計排水流量表

由遼渾蒲泵站原設(shè)計資料、安全鑒定資料、1∶5萬規(guī)劃圖與近期規(guī)劃設(shè)計流量對比可知，近期規(guī)劃設(shè)計流量小于建站時設(shè)計流量，經(jīng)綜合考慮，本次設(shè)計采用建站時設(shè)計流量（見表4）。

表4 遼渾蒲泵站設(shè)計流量對比表 m3/s

4 特征水位的確定

4.1 進水池設(shè)計運行水位

4.1.1 偏養(yǎng)子排水站進水池設(shè)計運行水位

偏養(yǎng)子排水站推求進水池設(shè)計水位，選取排澇區(qū)內(nèi)地面低洼處，本設(shè)計選取2處地面低洼處，分別位于孫家房身村北側(cè)和引渠渠首（大高村南側(cè)），地面高程分別為4.94 m和5.36 m，引渠長8.90 km。排水溝按四級布設(shè)，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農(nóng)溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位，具體成果見表5。

表5 偏養(yǎng)子排水站設(shè)計水位推求表

由表5 可知，排除澇區(qū)澇水推求到站前水位最低為2.70 m，經(jīng)綜合考慮，本次改造偏養(yǎng)子排水站進水池設(shè)計運行水位為2.70 m。

4.1.2 李套子排灌站進水池設(shè)計運行水位

李套子排灌站推求進水池設(shè)計水位，選取排澇區(qū)內(nèi)地面低洼處，本設(shè)計選取4處地面低洼處，分別位于引渠渠首（大柳樹村東側(cè)）、水灣子村北側(cè)、郭印子村東側(cè)和水灣子村南側(cè)，地面高程分別為5.64、4.49、4.79 和4.26 m，引渠長7.55 km。排水溝按四級布設(shè)，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農(nóng)溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位具體成果見表6。

表6 李套子排灌站設(shè)計水位推求表

由表6 可知，排除澇區(qū)澇水推求到站前水位最低為3.35 m，經(jīng)綜合考慮，本次改造李套子排灌站進水池設(shè)計運行水位為3.35 m。

4.1.3 竇家排水站進水池設(shè)計運行水位

竇家排水站推求進水池設(shè)計水位，選取排澇區(qū)內(nèi)地面低洼處，本設(shè)計選取2處地面低洼處，分別位于吳家窩棚村南側(cè)和引渠渠首（西螞蚱廟村南側(cè)），地面高程分別為5.95 m 和7.58 m，引渠長5.45 km。排水溝按四級布設(shè)，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農(nóng)溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位，具體成果見表7。

表7 竇家排水站設(shè)計水位推求表

由表7 可知，排除澇區(qū)澇水推求到站前水位最低為4.76 m，經(jīng)綜合考慮，本次改造竇家排水站進水池設(shè)計運行水位為4.65 m。

4.2 進水池最低運行水位

泵站進水池最低運行水位是按排澇區(qū)大部分耕地的平均高程減去水、旱田適宜地下水埋深，再減0.20 m，同時考慮水泵運行時要求的最低水位[1～3]，經(jīng)綜合確定排水站最低運行水位（見表8）。

表8 排水站進水池最低運行水位成果表

4.3 進水池最高運行水位

進水池最高運行水位是泵站排澇區(qū)允許最高澇水位的要求推算到站前的水位[4～7]，同時考慮到引渠最高水位的要求，具體成果見表9。

表9 排水站進水池最高運行水位成果表 m

4.4 出水池運行水位

出水池運行水位根據(jù)泵站實際多年觀測水位確定，結(jié)果見表10。

表10 泵站出水池運行水位 m

5 結(jié)語

臺安縣遼渾蒲泵站是以渾河及其回水支流外遼河、遼臺排干為排水河道的大型電力排灌泵站，必須保障控制區(qū)域內(nèi)的排澇得到有效地解決[8、9]，使其達到設(shè)計排澇標準，為當?shù)氐慕?jīng)濟快速發(fā)展提供保障。