溫州臥旗排澇泵站規模擬定分析

黃進齊

（溫州市甌海區水利局,浙江 溫州 325000）

1 臥旗排澇泵站建站背景

受地形條件限制,溫州市甌海區西部山區三溪片洪水暴漲暴落,峰高最大,洪水經西山河直接涌入城區河道,河道水位上漲迅速；各排水口受甌江洪潮位頂托,只能在低水位時靠自流搶排,因而平原河網澇水上漲迅速而退水遲緩,往往大暴雨時城市低洼地段出現澇災。三溪片上游水系呈扇狀分布,洪水峰高量大,根據流域現狀水庫情況（表1）來看,流域上游缺少控制性工程。溫州市甌海區內目前的排水方向以外排甌江為主,平原現有排澇閘均分布在甌江右岸,位于鹿城區境內,甌海區三溪片洪水主要分成兩路入鹿城區。

表1 甌江流域現狀水庫情況表

為盡快外排三溪片洪水,減輕下游溫州市中心城區排澇壓力,規劃提出西向排洪工程。西向排洪工程從郭溪鎮浦北經梅嶼至雙嶼鎮上岙再到臥旗山西側,包括梅嶼大河、梅嶼排洪洞、臥旗大河和臥旗水閘4 部分,其中梅嶼大河河面寬65 m,河底寬35 m,河底高程0 m~-1.0 m,排洪洞設2 條,為城門洞型,每條洞（寬×高）15 m×11 m,洞底高程-1.5 m,臥旗大河河面寬65 m,河底高程-1.0 m,臥旗水閘為3 孔,每孔寬10 m,總凈寬30 m,閘底高程-1.0 m。臥旗泵站工程是溫州市溫瑞平原西片排澇工程的重要組成部分,工程位于西向排洪工程口門臥旗大閘邊上。

新增臥旗排澇泵站160 m3/s后,增加高潮頂托時西向排洪工程的強排能力,可增加三溪片的西排效益,并減輕鹿城區雙嶼黃龍仰義片排澇壓力,當平原20 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型時,臥旗泵站的設置可以降低嶼頭澇水位0.06 m、黃龍片0.17 m、三溪片澇水位0.07 ~0.1 m,使原西向排洪工程達到設計排澇能力。

2 泵站規模擬定分析方案

臥旗水閘當閘上水位高出閘下水位時開閘放水,相反則關閉閘門,避免發生外河頂托倒灌。本次進行臥旗排澇泵站調洪演算的典型年為大水年份汛期,所以并不考慮枯水期關閘蓄水。泵站在閘門關閉且閘上水位比起排水位高時抽排運行,運行后如遇甌江水位高出干流水位的情況即具備自排條件,考慮水位、錯峰等因素,為不增加干流防汛負擔,則應停止抽排,由臥旗水閘自排,待甌江水位低于干流水位且無法自排后,再由泵站抽排。

2.1 泵站規模方案擬定

為盡可能增加西向排洪通道的輸水能力,減少三溪片洪水通過西山河進入溫州主城區,分析在臥旗大閘設置泵站的排澇效果。根據梅嶼大河現狀的過流能力,20 a一遇最大過流能力212 m3/s,平均過流能力不到100 m3/s的現狀。結合對溫州市甌海區西部山區三溪片洪水水位情況的分析,根據典型年洪水來水過程實測臥旗水閘閘下水位過程,進行臥旗排澇泵站建站后臥旗水閘閘上水位調算,對排澇泵站規模分別為120 m3/s、160 m3/s、200 m3/s進行比較,洪水期當泵站前池水位超過1.0 m時開啟泵站。

臥旗泵站工程作為溫瑞平原西片排澇工程的重要組成部分,將對濱江西防洪排澇格局產生重要影響,考慮到現狀河道規模與泵站規模不匹配,因此在溫瑞平原西片排澇工程河道規模[1]初定的工況下,結合《溫瑞平原防洪排澇規劃報告》推薦的規劃工程作為基準工況,進行泵站規模比選。

2.2 洪水遭遇分析

臥旗排澇泵站除澇標準按20 a一遇設計,根據臥旗水閘運行管理辦法,在調洪演算過程中不考慮臥旗水閘流量下泄；考慮到目前的排水方向以外排甌江為主,平原現有排澇閘均分布在甌江右岸,右岸防洪標準低,且不封閉,本次在調洪演算時保持現狀,而左岸防洪標準較高,但存在幾處未封閉大溝,故在進行調洪演算時應封閉溝口,在遭遇超標準洪水時,借助堤防和崗地之間的庫容蓄洪。

采用198709 雨型推求的設計洪水[2]用于方案計算。為分析不同工況下泵站的排水效果,分析設計20 a一遇、50 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型及設計5 a一遇、10 a一遇洪水遭遇外江50 a一遇高潮等不同洪水遭遇工況。

3 不同頻率排澇計算成果

不同規模的臥旗泵站方案間增加排水量、高水位持續時間減少值及降低洪水位等差值統計見表2。

表2 不同規模臥旗泵站方案間差值統計表（198709雨型）

由表2 可以看出：在50 年一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型工況下,新增120 m3/s臥旗泵站,臥旗大閘三天外排水量增加295 萬m3,濱江西洪水位下降0.02 m~0.06 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.05 m,三溪片高水位持續時間減少1 h~2 h；當臥旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加92 萬m3,濱江西洪水位下降0.01 m~0.06 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.02 m,濱江西高水位持續時間減少5 h,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h,排澇效果較為明顯；當臥旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加116 萬m3,濱江西洪水位下降0 m~0.05 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.02 m,濱江西高水位持續時間減少1 h,三溪片部分區域高水位持續時間減少1h,排水效果較好但總體排澇效果一般。

在20 年一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型工況下,新增120 m3/s臥旗泵站,臥旗大閘三天外排水量增加424 萬m3,濱江西洪水位下降0.02 m~0.1 m,三溪片洪水位下降0.05 m~0.08 m,濱江西高水位持續時間減少3 h,三溪片高水位持續時間減少2 h~5 h；當臥旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加140 萬m3,濱江西洪水位下降0.04 m~0.07 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.03 m,濱江西高水位持續時間減少2 h,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h~2 h,排澇效果較為明顯；當臥旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加195 萬m3,濱江西洪水位下降0.01 m~0.05 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.03 m,濱江西高水位持續時間不變,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h,排水效果較好但總體排澇效果一般。

在10 年一遇洪水遭遇外江50 年一遇高潮工況下,新增120 m3/s臥旗泵站,臥旗大閘三天外排水量增加681 萬m3,濱江西洪水位下降0.06 m~0.23 m,三溪片洪水位下降0.08 m~0.17 m,濱江西高水位持續時間減少2 h,三溪片高水位持續時間減少2 h~9 h；當臥旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加222 萬m3,濱江西洪水位下降0.02 m~0.12 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.06 m,濱江西高水位持續時間減少1 h,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h~2 h,排澇效果較為明顯；當臥旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加344 萬m3,濱江西洪水位下降0.02 m~0.11 m,三溪片洪水位下降0.02 m~0.04 m,濱江西高水位持續時間不變,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h~2 h,排水效果較好但總體排澇效果一般。

在5 年一遇洪水遭遇外江50 年一遇高潮工況下,新增120 m3/s臥旗泵站,臥旗大閘三天外排水量增加767 萬m3,濱江西洪水位下降0.07 m~0.26 m,三溪片洪水位下降0.1 m~0.22 m,濱江西高水位持續時間減少3 h,三溪片部分區域高水位持續時間減少1 h~3 h；當臥旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加464 萬m3,濱江西洪水位下降0.03 m~0.17 m,三溪片洪水位下降0.04 m~0.08 m,濱江西高水位持續時間減少2 h,三溪片任橋高水位持續時間減少2 h,排澇效果較為明顯；當臥旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,臥旗大閘三天總外排水量增加300 萬m3,濱江西洪水位下降0 m~0.16 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.07 m,濱江西高水位持續時間減少1 h,三溪片部分區域高水位持續時間不變,總體排澇效果一般。

4 泵站規模擬定結果

綜合以上分析,臥旗泵站規模從120 m3/s增加至160 m3/s,增加外排水量、降低最高澇水位及減少平原高水位持續時間等排澇效益增加明顯；當泵站規模繼續增加至200 m3/s,排水效果增加但總體排澇效益增加不明顯。臥旗泵站160 m3/s時,20 年一遇臥旗大閘增加外排水量564 萬m3,濱江西河道最高水位分別下降0.06 m~0.17 m,三溪片河道最高水位下降0.07 m~0.10 m,3.5 m（區域低洼地平均地面高程）以上高水位持續時間減少2 h~7 h,結合鹿城區豐門河水系綜合整治工程及甌海區三溪片河道整治工程能夠滿足區域排澇標準,因此本階段從降低平原澇水位效果及高水位持續時間等方面考慮,認為在臥旗大閘增設泵站160 m3/s較為合適。

5 結論

通過本文對溫州臥旗排澇泵站規模擬定的分析表明,應當在充分調研并摸清泵站及所在流域現狀的基礎上展開排水泵站規模確定工作,并主要以排澇規劃所規定的近期目標為主,留足安全余地。在有條件的情況下,應通過排水分區、排水出路等的調整及周邊河湖調蓄滯留、錯峰排河等調度措施進行出口泵站規模的合理控制,以達到降低工程投資的目的。在進行排澇泵站規模論證的過程中,可以采用不同計算方法,并加強成果合理性與可靠性的比較分析。