上海奉賢莊行地區(qū)圩區(qū)除澇能力研究

閆 莉

(上海水務規(guī)劃設計研究院，上海 200232)

1 引言

莊行地區(qū)屬于上海市水利分片綜合治理規(guī)劃中的“浦東片”，目前大片一線防洪擋潮工程已經基本建成，形成大包圍。但莊行地區(qū)歷來地勢低洼，現(xiàn)狀地面高程基本在3．0～4．0m(上海吳淞基面，下同)之間，且大部分為3．3～3．6m，為了確保地區(qū)防汛除澇安全，從上世紀70年代開始，陸續(xù)建成九個圩區(qū)，形成了三級排澇模式。近年來，隨著太湖流域防洪除澇工程不斷完善、城市建設聚焦郊區(qū)、區(qū)域開發(fā)不斷深入，莊行地區(qū)身受北側黃浦江水位抬升之勢的威脅，和內部河道水面不斷減少的多重不利因素影響下，圩區(qū)的防洪除澇壓力也隨之增加。本文利用圩區(qū)、集水區(qū)降雨徑流及排澇模型通過計算復核分析莊行地區(qū)現(xiàn)狀圩區(qū)的除澇能力，提出圩區(qū)規(guī)劃設想，分析圩區(qū)預降能力、抗風險能力，為該地區(qū)的圩區(qū)建設提出建議。

2 現(xiàn)狀圩區(qū)分布與除澇泵站情況

莊行地區(qū)的九個圩區(qū)全部分布在黃浦江以南，南竹港以西，龍泉港以東。經過多年運行維護，結合地區(qū)農田及河道分布，圩區(qū)布局已基本穩(wěn)定，以浦南運河為界，以北有六個，分別是新光圩區(qū)、耀光圩區(qū)、浦秀圩區(qū)、張?zhí)鳞讌^(qū)、光明圩區(qū)和張云圩區(qū);以南有三個，分別為煙墩圩區(qū)、新苑圩區(qū)和柴塘圩區(qū)。

9座圩區(qū)共有水閘60座，排澇泵站28座，配備水泵電動機58臺套，總流量84．46m3/s，圩區(qū)服務面積約38．12km2?，F(xiàn)狀圩區(qū)情況及水利工程布局分別見表1、圖1。

表1 莊行地區(qū)現(xiàn)狀圩區(qū)情況表

3 圩區(qū)最低控制水位及最高控制水位

莊行地區(qū)各圩區(qū)的常水位在2．5～2．8m。結合各圩區(qū)不同的地面高程情況、河道常水位以及各圩區(qū)日常的調度管理經驗，本著尊重現(xiàn)實，因地制宜的原則，本次研究將9個圩區(qū)的河道預降最低控制水位設為1．8m，除澇最高控制水位要求分為2．8m～3．5m共5種情況，主要圩區(qū)相關情況見表2。

圖1 莊行地區(qū)圩區(qū)及水利工程布局圖

4 圩區(qū)現(xiàn)狀除澇能力復核分析

這里所指的除澇能力復核分析是在規(guī)劃20年一遇除澇標準下，達到規(guī)劃河面率情況下，對圩區(qū)除澇泵站流量進行復核計算。各圩區(qū)常水位普遍在2．5～2．8m，按表2所示圩區(qū)除澇預降水位及最高控制水位，假設所有澇水歸漕，都匯集至圩內河道，當達到預設的最高控制水位時，理論裝機流量若大于現(xiàn)狀流量，則現(xiàn)有除澇泵站的除澇能力所能控制的最高水位超過了規(guī)劃最高控制水位，不能滿足圩區(qū)雨水自流排水的要求，即圩區(qū)泵站流量復核結果為不達標。

分別以浦南運河以北的耀光圩區(qū)和浦南運河以南的新苑圩區(qū)為例。耀光圩區(qū)位于黃浦江南側、巨潮港以東、南沙港以西、肖塘港以北，面積5．22km2，圩內地面高程在 3．7m ～3．9m 之間。當規(guī)劃圩區(qū)內河面率達4．67%，雨前預降水位至1．8m，在現(xiàn)有泵站流量9．5m3/s條件下，圩內最高水位可控制在3．4m以內，滿足該圩區(qū)的除澇最高水位控制要求，泵站流量復核達標。新苑圩區(qū)位于浦南運河南側、冷涇以西、團結河以東、高麻涇以北，面積 3．23km2，圩內地面高程 3．4m ～3．7m，當規(guī)劃圩區(qū)內河面率達 4．4%，雨前預降水位1．8m，泵站流量達6．5m3/s時，圩內最高水位可控制在 3．2m，而目前新苑圩區(qū)現(xiàn)狀泵站流量為5．56m3/s，該圩區(qū)現(xiàn)有除澇能力不達標，圩區(qū)除澇存在安全隱患。

根據本次計算對所有圩區(qū)的分析結果，在預設工況條件下，張云圩區(qū)和新苑圩區(qū)不滿足除澇要求，圩區(qū)泵站流量復核結果為不達標。

5 圩區(qū)除澇規(guī)劃

5.1 圩區(qū)布局調整

本次研究在圩區(qū)布局的調整上，主要結合上位水利規(guī)劃、圩區(qū)現(xiàn)狀及周邊情況等因素，將光明圩區(qū)、煙墩圩區(qū)范圍進行調整。

在奉賢區(qū)水利規(guī)劃中，千步涇被定位為骨干引水通道，使得這一光明圩區(qū)的部分圩內河道將被破圩，打通，因此原光明圩區(qū)以千步涇為界分為東西兩個圩區(qū)，即姚涇圩區(qū)和新的光明圩區(qū)。姚涇圩區(qū)位于千步涇以西、區(qū)界以東以南、浦南運河以北，面積2．9km2;新的光明圩區(qū)位于友誼河南側、巨潮港以西、千步涇以東、浦南運河以北，面積7．36km2。浦南運河以南的煙墩圩區(qū)，原東側邊界為鴨梅港—孫家港，圩區(qū)內河北新河一直向東通往現(xiàn)有道路，鴨梅港以東與道路之間所夾地塊現(xiàn)狀排水最終也通過鴨梅港水閘排入外河，本次研究將該所夾地塊一并納入煙墩圩區(qū)范圍，調整后的煙墩圩區(qū)位于顧月塘南側、孫家港以西、區(qū)界以東、工農二號河以北，面積3．25km2。調整后的圩區(qū)由9個增加到10個圩區(qū)，面積合計37．77km2，圩內規(guī)劃河面積 215．9ha，圩內平均規(guī)劃河面率 5．43%。

5.2 排澇泵站規(guī)模

排澇泵站規(guī)模與各圩區(qū)河面率大小、下墊面組成、地面高程及水位控制條件有密切的關系。圩內河面率高，地面高程高、調蓄庫容大，除澇動力可小。反之，配置除澇動力要大。本次研究在泵站規(guī)模的確定上主要根據圩區(qū)除澇流量計算結果，對于不滿足要求的張云和新苑圩區(qū)，各增加1m3/s流量，其余滿足要求的圩區(qū)其規(guī)劃除澇流量既為現(xiàn)狀流量。經計算各圩區(qū)泵站裝機總流量為86．2m3/s，主要圩區(qū)情況詳見表2，典型圩區(qū)規(guī)劃水位降雨過程見圖2。

5.3 預降能力分析

雨前預降，是確保圩區(qū)除澇安全的必要手段，在暴雨來臨前預降圩內水位，可騰出庫容。預降能力主要分析圩區(qū)在規(guī)劃排澇泵站配置到位后，在暴雨來臨前，圩區(qū)水位從常水位降至最低控制水位所需的時間。本次研究對從2．5m和2．8m開始起降均作了分析。從表2可以看出，從2．5m開始預降時，預降所需時間在2～10小時，從2．8m開始預降時，預降所需時間在3～15小時，平均增加了1～5小時，可見配合預報，留足時間，做好預降對除澇工作的影響十分明顯。各圩區(qū)預降所需時間見表3。

圖2 典型圩區(qū)除澇水位過程線

表2 圩區(qū)泵站裝機總流量規(guī)劃表

表3 各圩區(qū)在規(guī)劃除澇泵站下預降到1.8m所需時間表

5.4 抗風險分析

設定不同的工況組合，或增加降雨量，或提高最大小時降雨強度，或抬高圩區(qū)內起調水位等工況下，研究圩區(qū)最高水位的變化，以驗證圩區(qū)除澇的抗風險能力。

本次抗風險分析中工況為三個組合:(1)最大24小時面雨量不變，其中最大1小時降雨強度調整為2年一遇44．3mm;(2)將24小時標準暴雨增加15%，即24小時雨量為230．23mm;(3)考慮天氣預報不準及管理疏忽等因素，圩內起調水位抬高到2．2m。經過對這三種工況分別進行風險分析可知:(1)在按規(guī)劃要求進行預降時，即便遭遇小時降雨強度增大的工況一，圩區(qū)泵站流量強力抽排，各圩區(qū)可以做到基本不出險;(2)當發(fā)生超標準暴雨時，由于24小時降雨量增加，即便預降到位，個別圩區(qū)仍會出險;(3)若雨前預降不到位，即使在發(fā)生規(guī)劃標準降雨時，少部分圩區(qū)仍將會出現(xiàn)險情，可見雨前預降工作十分重要。

6 結語

(1)通過計算分析可知，莊行現(xiàn)狀9個圩區(qū)的排澇泵站規(guī)模，除張云和新苑圩區(qū)外，大部分圩區(qū)基本滿足規(guī)劃標準要求。

(2)提出圩區(qū)布局規(guī)劃設想，莊行地區(qū)由現(xiàn)狀9個圩區(qū)調整成10個，根據各圩區(qū)規(guī)劃水系、地形、控制水位等情況，經計算各圩區(qū)泵站裝機總流量為86．2m3/s。

(3)在暴雨來臨前，圩區(qū)水位從常水位降至最低控制水位的預降時間在2～15小時，需引起管理部門尤其是水閘泵站工程調度單位的高度重視，密切關注天氣預報，及時預降。

(4)完善圩區(qū)防洪除澇設施，大力疏浚內部河道，嚴格保護并恢復圩內水面率。加強圩區(qū)在汛期的合理調度，根據圩區(qū)的特點，合理確定圩區(qū)最低控制水位和最高控制水位，在汛期或臺風來臨前，按防洪預案適當預降圩區(qū)內河水位，減輕洪澇災害。