潤河洼地新建河口泵站規(guī)模擬定分析

黃乘富 章啟兵

（1安徽省阜陽市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 阜陽 236000 2安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

潤河洼地新建河口泵站規(guī)模擬定分析

黃乘富1章啟兵2

（1安徽省阜陽市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 阜陽 236000 2安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

本文通過洼地洪水調(diào)洪演算結(jié)果，從降低水位、縮短高水位持續(xù)時(shí)間以及減少淹沒面積和抽排水量的大小等方面進(jìn)行分析，以確定河口建站規(guī)模。

潤河 調(diào)洪演算 泵站規(guī)模

潤河是淮河的一條支流，起源于安徽省臨泉縣長官鎮(zhèn)西南部的劉寨，流經(jīng)臨泉、阜南、潁上3縣，全長174km，流域總面積1293.6km2。1965年經(jīng)規(guī)劃，將上游喬油坊以上330km2經(jīng)界南河截入谷河，中段劉莊以上403km2經(jīng)陶孜河下段截入氵蒙河分洪道，潤河下段在中上游截源后流域面積560.6km2于潤河集中注入淮河。中下游利用劉莊閘控制，一般洪水年份，中游的洪水直入淮河、氵蒙河分洪道，大水年份當(dāng)劉莊閘閘上水位超過28.5m時(shí)開閘向潤河下段放水，最大下泄流量為152m3/s。

潤河中下游沿岸洼地地勢低，在高程25.5m以上居住人口較多，而外河水位（淮河水位、氵蒙河分洪道水位）較高，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟涤晷纬傻膬?nèi)水無法外排，常常形成“關(guān)門淹”，每遇大水，成災(zāi)面積較大，搬遷人口較多。根據(jù)淮委設(shè)計(jì)院對(duì)潤河洼地的規(guī)劃方案，擬在潤河入淮河口新建一河口泵站以解決澇水出路問題。

1 潤河河口站建站的必要性分析

潤河中下游沿岸洼地地勢低洼，而外河水位（淮河水位）常常較高，導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟涤晷纬傻膬?nèi)水無法外排，形成“關(guān)門淹”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，成災(zāi)年份連續(xù)關(guān)閘平均時(shí)間為22.4d，成災(zāi)年份各年的1日、3日、5日、10日平均水位變幅較小。成災(zāi)年份導(dǎo)致洼地內(nèi)長時(shí)間高水位的主要原因：一是受淮河干流高水位頂托，失去自排條件，“關(guān)門淹”現(xiàn)象突出；二是缺少抽排能力，一旦失去自排條件，只能任由水位上漲，等待外河水位下降至產(chǎn)生自排機(jī)會(huì)。長時(shí)間的高水位是影響崗地保莊圩安全的最大威脅，并對(duì)耕地造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。如采用加高加大堤防雖可防外洪，但內(nèi)澇不能外排，往往形成堤防內(nèi)外均是高水位的現(xiàn)象，因此增強(qiáng)必要的抽排能力、降低水位并縮短高水位持續(xù)時(shí)間，是減輕潤河下游流域洼地洪澇災(zāi)害的較有效措施。

2 泵站規(guī)模擬定分析計(jì)算方法

根據(jù)對(duì)潤河流域雨量站的降雨及潤河集淮河水位情況的分析，綜合考慮選取1982年、1983年、1984年、1991年、1998年、2002年、2003年、2005年、2007年等大洪水年份分析不同建站規(guī)模的效果。

根據(jù)典型年洪水來水過程實(shí)測陶壩閘閘下水位過程，調(diào)算潤河下游不建站與建站后陶壩孜閘上水位。初擬抽排規(guī)模為 50m3/s、80m3/s、100m3/s、120m3/s四個(gè)方案，起排水位分別為23.5m、24.0m、24.5m。

調(diào)洪演算的邊界條件：（1）由于潤河泵站的除澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇考慮，根據(jù)劉莊閘的運(yùn)行管理辦法，在調(diào)洪演算時(shí)不考慮劉莊閘流量的下泄；（2）潤河洼地的圩堤處理意見，由于潤河下段潁上境內(nèi)1992年修建的堤防右岸標(biāo)準(zhǔn)較低，也不封閉，無防洪作用，本次在調(diào)洪演算時(shí)保持現(xiàn)狀，不考慮防洪作用。左岸標(biāo)準(zhǔn)較高，但還有幾處大溝未封閉，在調(diào)洪演算時(shí)將溝口封閉，在一般年份考慮其防洪作用，在超標(biāo)準(zhǔn)或潤河流域與淮河流域同頻率遭遇大水時(shí)，利用堤防與崗地間的庫容蓄洪；（3）流量過程計(jì)算，采用潤河流域的潤河集、朱寨、三塔、柴集、焦坡等5個(gè)雨量站的雨量資料推求流量，單位過程線采用淮北坡水區(qū)現(xiàn)有的單位過程線；（4）庫容曲線根據(jù)2007年版萬分之一航測圖計(jì)算；（5）陶壩閘出口外水位采用各典型年調(diào)節(jié)演算期逐日實(shí)測水位。

調(diào)洪演算的原則方法：（1）閘門的啟閉規(guī)則是當(dāng)閘上水位高于閘下水位時(shí)開閘放水，否則關(guān)閘，防止外河頂托倒灌。本次演算典型年均為大水年份的汛期，因此未考慮枯水期關(guān)閘蓄水情況；（2）泵站的運(yùn)行條件是在關(guān)閘且閘上水位高于起排水位時(shí)運(yùn)行抽排；（3）在泵站開機(jī)抽排后，一旦潤河內(nèi)水位高于淮河干流水位，遇有自排條件時(shí)，停止抽排，由陶壩閘自排入淮，待潤河內(nèi)水位再低于淮河干流水位無法自排時(shí)，泵站再開機(jī)抽排。（4）在遭遇淮河干流大洪水時(shí)，為了不增加淮河干流防汛負(fù)擔(dān)，在潤河陶壩閘下淮河干流水位接近設(shè)計(jì)水位時(shí)，考慮水位、錯(cuò)峰等因素，原則上泵站暫停抽排，不增加干流防汛壓力。

3 不同頻率設(shè)計(jì)水位成果分析

新建潤河河口站調(diào)洪演算陶壩閘上水位成果見表1，潤河下游建站不同規(guī)模閘上設(shè)計(jì)水位比較見表2。

表1 新建潤河河口站調(diào)洪演算陶壩閘上水位成果表

表2 潤河下游建站不同規(guī)模閘上設(shè)計(jì)水位比較表

3.1 降低洪水位

根據(jù)調(diào)洪演算成果，從降低洪水位效果來看，設(shè)站抽排可有效降低陶壩閘上水位。經(jīng)分析，不建站時(shí)陶壩閘上設(shè)計(jì)水位 5年一遇 25.84m，10年一遇 27.00m，20年一遇27.28m。不同建站規(guī)模與不建站相比，5年一遇設(shè)計(jì)水位可降低 0.46～1.19m，10年一遇設(shè)計(jì)水位可降低 0.67～1.84m，20年一遇設(shè)計(jì)水位可降低0.37～1.32m。

從實(shí)際洪水年份來看,不建站和建站后各種規(guī)模情況下陶壩孜閘上設(shè)計(jì)水位有較大幅度的下降：以大水年份的1991年、2003年、2007年為例，在起排水位24.0m時(shí)，不建站情況下1991年最高水位為26.96m，抽排規(guī)模為50m3/s、80m3/s、100m3/s、120m3/s時(shí)，最高水位分別為 26.22m、25.81m、25.64m、25.45m，分別降低 0.74 m、1.15 m、1.32 m、1.51m；不建站情況下2003年最高水位為27.10m，抽排規(guī)模為50m3/s、80m3/s、100m3/s、120m3/s時(shí)，最高水位分別為26.00m、25.83m、25.59m、25.44m，分別降低1.1m、1.27m、1.51m、1.66m；不建站情況下2007年最高水位為27.28m，抽排規(guī)模為50m3/s、80m3/s、100m3/s、120m3/s時(shí)，最高水位分別為 27.01m、26.79m、26.66m、26.56m，分別降低0.37m、0.59m、0.72m、0.82m。

3.2 縮短高水位持續(xù)時(shí)間

根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果，設(shè)站抽排可有效縮短高水位的持續(xù)時(shí)間。經(jīng)分析，不建站時(shí)陶壩閘上水位高于25.0m的天數(shù)為5～33d（其中持續(xù)時(shí)間最短的是1984年，最長的是1991年）。建站后，當(dāng)建站流量高于80m3/s時(shí)，水位高于25.0m持續(xù)時(shí)間下降為1～22d（其中1982年、1983年、2005年水位全部降到25.0m以下，持續(xù)時(shí)間最長為2007年，持續(xù)高水位仍有22d）。高水位持續(xù)時(shí)間就1991年、2003年大水年份而言，在流量大于100m3/s時(shí)，有較大幅度的下降。抽排流量在100m3/s以上能保證水位在25.5m以上的面積，對(duì)2007年型大水需在低水位起排，120m3/s的流量才能基本滿足保護(hù)水位在25.5m的需要。

單高水位持續(xù)時(shí)間來看，對(duì)一般年份采用50流量泵站就能基本滿足要求；對(duì)達(dá)到10年一遇的洪水保證25.5m以上面積需要80流量以上，大水年份則需采用100流量以上泵站才能基本滿足。

3.3 淹沒面積及抽排水量

針對(duì)不同建站規(guī)模，從抽排水量來看，就典型年累計(jì)抽排量，23.5m起排比24.5m起排要多抽排水3.0億m3左右；24.0m起排比24.5m起排要多抽排水1.2億m3左右。受淹面積23.5m起排比24.5m起排累計(jì)減少37km2左右，24.0m起排比24.5m起排受淹面積累計(jì)減少21km2左右。起排水位每增加0.5m，受淹面積的減少量與排水量的減少量值減少，說明在低起排水位比較有利。由此泵站起排水位確定為23.5m。

4 規(guī)模確定

綜合以上分析，潤河下游排澇站的建設(shè)將有效降低陶壩閘上水位，縮短高水位持續(xù)時(shí)間，有利于改善潤河流域的防洪形勢，提高流域面上的排澇能力。

考慮排水條件、堤防（圩堤）現(xiàn)狀防洪能力、抽排效果及投資等因素，建議潤河排澇站規(guī)模確定為100m3/s，起排水位23.5m