溫州臥旗排澇泵站規(guī)模擬定分析

黃進(jìn)齊

（溫州市甌海區(qū)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(qū)西部山區(qū)三溪片洪水暴漲暴落,峰高最大,洪水經(jīng)西山河直接涌入城區(qū)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(shí)靠自流搶排,因而平原河網(wǎng)澇水上漲迅速而退水遲緩,往往大暴雨時(shí)城市低洼地段出現(xiàn)澇災(zāi)。三溪片上游水系呈扇狀分布,洪水峰高量大,根據(jù)流域現(xiàn)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(qū)內(nèi)目前的排水方向以外排甌江為主,平原現(xiàn)有排澇閘均分布在甌江右岸,位于鹿城區(qū)境內(nèi),甌海區(qū)三溪片洪水主要分成兩路入鹿城區(qū)。

表1 甌江流域現(xiàn)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(qū)排澇壓力,規(guī)劃提出西向排洪工程。西向排洪工程從郭溪鎮(zhèn)浦北經(jīng)梅嶼至雙嶼鎮(zhèn)上岙再到臥旗山西側(cè),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(shè)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(shí)西向排洪工程的強(qiáng)排能力,可增加三溪片的西排效益,并減輕鹿城區(qū)雙嶼黃龍仰義片排澇壓力,當(dāng)平原20 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型時(shí),臥旗泵站的設(shè)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(dá)到設(shè)計(jì)排澇能力。

2 泵站規(guī)模擬定分析方案

臥旗水閘當(dāng)閘上水位高出閘下水位時(shí)開閘放水,相反則關(guān)閉閘門,避免發(fā)生外河頂托倒灌。本次進(jìn)行臥旗排澇泵站調(diào)洪演算的典型年為大水年份汛期,所以并不考慮枯水期關(guān)閘蓄水。泵站在閘門關(guān)閉且閘上水位比起排水位高時(shí)抽排運(yùn)行,運(yùn)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(cuò)峰等因素,為不增加干流防汛負(fù)擔(dān),則應(yīng)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(guī)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(jìn)入溫州主城區(qū),分析在臥旗大閘設(shè)置泵站的排澇效果。根據(jù)梅嶼大河現(xiàn)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(xiàn)狀。結(jié)合對(duì)溫州市甌海區(qū)西部山區(qū)三溪片洪水水位情況的分析,根據(jù)典型年洪水來水過程實(shí)測(cè)臥旗水閘閘下水位過程,進(jìn)行臥旗排澇泵站建站后臥旗水閘閘上水位調(diào)算,對(duì)排澇泵站規(guī)模分別為120 m3/s、160 m3/s、200 m3/s進(jìn)行比較,洪水期當(dāng)泵站前池水位超過1.0 m時(shí)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(duì)濱江西防洪排澇格局產(chǎn)生重要影響,考慮到現(xiàn)狀河道規(guī)模與泵站規(guī)模不匹配,因此在溫瑞平原西片排澇工程河道規(guī)模[1]初定的工況下,結(jié)合《溫瑞平原防洪排澇規(guī)劃報(bào)告》推薦的規(guī)劃工程作為基準(zhǔn)工況,進(jìn)行泵站規(guī)模比選。

2.2 洪水遭遇分析

臥旗排澇泵站除澇標(biāo)準(zhǔn)按20 a一遇設(shè)計(jì),根據(jù)臥旗水閘運(yùn)行管理辦法,在調(diào)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(xiàn)有排澇閘均分布在甌江右岸,右岸防洪標(biāo)準(zhǔn)低,且不封閉,本次在調(diào)洪演算時(shí)保持現(xiàn)狀,而左岸防洪標(biāo)準(zhǔn)較高,但存在幾處未封閉大溝,故在進(jìn)行調(diào)洪演算時(shí)應(yīng)封閉溝口,在遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí),借助堤防和崗地之間的庫容蓄洪。

采用198709 雨型推求的設(shè)計(jì)洪水[2]用于方案計(jì)算。為分析不同工況下泵站的排水效果,分析設(shè)計(jì)20 a一遇、50 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型及設(shè)計(jì)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(jì)算成果

不同規(guī)模的臥旗泵站方案間增加排水量、高水位持續(xù)時(shí)間減少值及降低洪水位等差值統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 不同規(guī)模臥旗泵站方案間差值統(tǒng)計(jì)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(xù)時(shí)間減少1 h~2 h；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少5 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)間減少1 h,排澇效果較為明顯；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少1 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)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(xù)時(shí)間減少3 h,三溪片高水位持續(xù)時(shí)間減少2 h~5 h；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少2 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)間減少1 h~2 h,排澇效果較為明顯；當(dāng)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(xù)時(shí)間不變,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)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(xù)時(shí)間減少2 h,三溪片高水位持續(xù)時(shí)間減少2 h~9 h；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少1 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)間減少1 h~2 h,排澇效果較為明顯；當(dāng)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(xù)時(shí)間不變,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)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(xù)時(shí)間減少3 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)間減少1 h~3 h；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少2 h,三溪片任橋高水位持續(xù)時(shí)間減少2 h,排澇效果較為明顯；當(dāng)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(xù)時(shí)間減少1 h,三溪片部分區(qū)域高水位持續(xù)時(shí)間不變,總體排澇效果一般。

4 泵站規(guī)模擬定結(jié)果

綜合以上分析,臥旗泵站規(guī)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(xù)時(shí)間等排澇效益增加明顯；當(dāng)泵站規(guī)模繼續(xù)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(shí),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(qū)域低洼地平均地面高程）以上高水位持續(xù)時(shí)間減少2 h~7 h,結(jié)合鹿城區(qū)豐門河水系綜合整治工程及甌海區(qū)三溪片河道整治工程能夠滿足區(qū)域排澇標(biāo)準(zhǔn),因此本階段從降低平原澇水位效果及高水位持續(xù)時(shí)間等方面考慮,認(rèn)為在臥旗大閘增設(shè)泵站160 m3/s較為合適。

5 結(jié)論

通過本文對(duì)溫州臥旗排澇泵站規(guī)模擬定的分析表明,應(yīng)當(dāng)在充分調(diào)研并摸清泵站及所在流域現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上展開排水泵站規(guī)模確定工作,并主要以排澇規(guī)劃所規(guī)定的近期目標(biāo)為主,留足安全余地。在有條件的情況下,應(yīng)通過排水分區(qū)、排水出路等的調(diào)整及周邊河湖調(diào)蓄滯留、錯(cuò)峰排河等調(diào)度措施進(jìn)行出口泵站規(guī)模的合理控制,以達(dá)到降低工程投資的目的。在進(jìn)行排澇泵站規(guī)模論證的過程中,可以采用不同計(jì)算方法,并加強(qiáng)成果合理性與可靠性的比較分析。