渾河(臺安段)設(shè)計洪水及遼渾蒲泵站工程布置探討

尹麗麗

(建平縣水資源辦公室，遼寧 建平 122400)

1 概 述

臺安縣為低洼易澇地區(qū)，全年降水量多分布在7、8、9月3個月，而且暴雨也多發(fā)生在這個時期。每到汛期，地下水位接近地表，加之上游的客水大量下泄，縣內(nèi)積水因外水頂托不能暢排。1949年至排水站修建前的15年中，僅有1951和1958年沒有發(fā)生澇災(zāi)，且有8年內(nèi)澇成災(zāi)面積達到總耕地面積的20%以上，大雨大災(zāi)，小雨小災(zāi)。臺安縣分為遼干中部右岸澇區(qū)和渾河右岸澇區(qū)2個3級區(qū)，遼干臺安澇片、繞陽河臺安澇片及渾河臺安澇片3個4級區(qū)澇片。遼渾蒲泵站位于渾河臺安澇片，為平原洼地區(qū)，屬重度澇片。

2 臺安縣澇災(zāi)特點及原因

2.1 澇災(zāi)特點

臺安縣內(nèi)澇災(zāi)害的特點1是具有季節(jié)性，內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生在夏季，而尤其以7月中下旬-9月上旬為主，其它季節(jié)基本沒有或損失較?。惶攸c2是連續(xù)性，如1985、1986、1994、1995、2010、2011、2012、2013年連續(xù)受災(zāi)；特點3是突發(fā)性和破壞性，2010、2011、2012、2013年內(nèi)澇災(zāi)害均由于極端天氣，突降大到特大暴雨所致，暴雨突發(fā)破壞性強，損失巨大。

2.2 內(nèi)澇形成的原因

原因1是極端天氣事件增多增強，使災(zāi)害呈多發(fā)重發(fā)趨勢，原因2是排水站工程設(shè)計標準低、工程老化，損壞嚴重。經(jīng)過幾十年的運行，大多數(shù)工程設(shè)施和設(shè)備都遭受了嚴重的損壞和老化，水泵壓力鋼管腐爛，攔污柵、檢修閘門銹蝕，壓力洞止水帶老化，漏水等，水工建筑物砌石護坡大部分脫落、損壞等等。原因3是降雨量大而集中超過排水站設(shè)計標準。原因4是排水溝道阻塞，渠系工程不配套等。

2.3 澇區(qū)概況

在遼渾蒲泵站改造工程中，主要是偏養(yǎng)子、李套子及竇家排水站的渾河右岸澇區(qū)，地處遼寧中部平原區(qū)，地勢低平，年徑流深75mm，降雨時空分布不均勻。澇片內(nèi)有渾河、外遼河及遼臺排干3條河流，區(qū)域內(nèi)有韭菜臺鎮(zhèn)、高力房鎮(zhèn)、黃沙坨鎮(zhèn)等3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，10.46萬人，其中城鎮(zhèn)人口0.54萬人，農(nóng)村人口9.92萬人。該地區(qū)氣候適宜，經(jīng)濟發(fā)展較好。2012年該區(qū)糧食產(chǎn)量12.94萬t，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值63.46億元，其中農(nóng)業(yè)5.15億元，人均收入1.78萬元。工程控制面積271.82km2，耕地面積27.12萬畝，易澇耕地面積24.82萬畝，全部為抽排區(qū)，其中水田4.65萬畝，其他作物20.17萬畝。目前已治理面積中5a一遇標準3.54萬畝，10a一遇標準15.25萬畝，10年以上標準6.03萬畝。

3 洪 水

3.1 渾河(臺安段)設(shè)計洪水

根據(jù)遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院編制完成的《渾河河道綜合整治工程可行性研究報告》中對沈陽以下組合設(shè)計洪水的分析認為，渾河干流和支流蒲河洪水洪峰不遭遇，細河、外遼河在渾河的最下流，洪水都先于干流發(fā)生，自然也不遭遇。對沈陽-邢家窩堡河段的各站洪峰進行還原，認為其洪峰變化不大，沈陽-三岔河各頻率洪峰仍沿用沈陽站組合成果。成果見表1。

表1 沈陽站設(shè)計洪水組合成果表 Q(m3/s)

3.2 遼臺排干排水流量

遼臺排干是將承泄遼中、臺安部分澇水自流排泄到外遼河上游的排水干渠，也是遼中縣澇區(qū)的主要排水渠道之一，其總控制面積為129.5km2，排干長18.8km，設(shè)計流量為49.9m3/s，設(shè)計標準為10a一遇。

3.3 施工期洪水

通過泵站實際多年觀測，出水口施工期洪水水位成果見表2。

表2 泵站出水口施工期洪水水位觀測值

3.3 外河水位

3.3.1 出水口設(shè)計運行水位

遼渾蒲泵站中的3座泵站的原設(shè)計資料和泵站實際多年觀測水位成果匯總見表3，實際觀測水位均略低于原設(shè)計出水口設(shè)計運行水位，因此，綜合分析后,本設(shè)計采用外水位的原始設(shè)計,偏于安全。

表3 泵站出水口設(shè)計運行水位成果表

3.3.2 出水池最高運行水位

根據(jù)臺安縣水利局編制的《臺安縣內(nèi)外河水位匯總表》中對渾河(臺安縣段)及遼臺排干進行了10a一遇水位推求，詳細成果見表4、5。

表4 渾河干流設(shè)計水位成果

表5 遼臺排干水位成果表

根據(jù)排水站觀測資料，泵站出水池最高運行水位見表6。

表6 泵站出水池最高運行水位成果表

3.3.3 出水池最低運行水位

通過泵站實際多年觀測，出水池最低運行水位成果見表7。

表7 泵站出水口最低運行水位成果表

4 工程總體布置

由9座站組成遼渾蒲泵站，本次設(shè)計僅改造偏養(yǎng)子、李套子、竇家3座泵站。更新改造工程是在現(xiàn)有建筑物基礎(chǔ)上進行，對破損嚴重的部位，在原址進行拆除重建。更新改造工程主要包括引渠改造、檢修閘改造、消力池與海漫改造、站容站貌和管理房改造以及在前池和出水池新增防護措施[1-3]。

4.1 偏養(yǎng)子排水站

引水渠兩側(cè)雜草叢生，引水渠邊坡塌方嚴重，本次設(shè)計對引渠邊坡進行襯砌，襯砌長度為20m。以實測現(xiàn)狀橫斷面為基礎(chǔ)，設(shè)計截面為梯形截面，底部寬度為24m。坡比1∶2.5[4]。

由于現(xiàn)有攔污柵清除垃圾困難，在泵站前池上游設(shè)計了一座新的清污橋，橋長25m，橋?qū)?m，高3.5m，單孔凈寬3m，共7孔，橋上設(shè)置一臺移動式格柵除污機。

泵房閘墩水位變動區(qū)(變化區(qū))及其以下部位出現(xiàn)嚴重剝蝕(凍融剝蝕)，部分閘墩存在露筋、鋼筋銹蝕；泵站水位變化區(qū)以上各結(jié)構(gòu)混凝土表面碳化；伸縮縫部位嵌縫材料老化、破損；水泵進口段混凝土出現(xiàn)剝蝕(磨蝕和凍融剝蝕)前池至出水口底板混凝土剝蝕。對于剝蝕區(qū)域應(yīng)采取特種砂漿、聚合物混凝土或砂漿進行局部填充，對鋼筋銹蝕的部分進行物理除銹、使用阻銹劑進行化學阻銹處理，對修復(fù)后的剝蝕區(qū)表面使用手刮聚脲等材料進行表面防護。對于水位變化區(qū)以上的部位應(yīng)根據(jù)碳化的深度進行打磨處理，打磨后采用有機硅類或者丙烯酸類浸漬材料進行滲透密封處理。對于伸縮縫應(yīng)采用鑿槽法使用特種砂漿密封處理后伸縮縫內(nèi)部使用化學漿材進行灌漿處理，如果伸縮縫附近存在混凝土局部缺陷應(yīng)在化學灌漿的同時開展局部缺陷的預(yù)處理，適度打磨混凝土表面后使用手刮聚脲等材料進行表面防護處理。對于有抗沖磨要求的部位應(yīng)做細部處理，使用抗沖磨型的材料進行表面處理。對于前池至出水口底板混凝土出現(xiàn)的剝蝕區(qū)域，可以采用雙組份環(huán)氧類涂層或者手刮聚脲等材料進行混凝土結(jié)構(gòu)的表面防護處理。

偏養(yǎng)子排水站現(xiàn)狀海漫末端增加20m長綠濱墊海漫，新增海漫采用梯形斷面形式，坡比1:2.5，綠濱墊厚400mm。

結(jié)合現(xiàn)場查勘情況，對偏養(yǎng)子排水站進行站容站貌和管理房改造。對泵房內(nèi)的裂縫進行處理，內(nèi)墻刷乳膠漆，外墻刷涂料；對破壞嚴重的進口臺階進行拆除重建；增設(shè)混凝土地面；對管理房屋頂進行防水處理，內(nèi)墻刷涂膠漆，外墻加保溫層。

現(xiàn)有泵站前池和出水池未設(shè)置防護措施，存在安全隱患，本次改造在泵站進水池和出水池處均增加防護欄桿，防護欄桿高為1.1m，總長為62m。

4.2 李套子排灌站

引渠兩側(cè)雜草叢生，渠坡坍塌嚴重，本次設(shè)計對引渠邊坡進行襯砌，襯砌長度為20m。以實測現(xiàn)狀橫斷面為基礎(chǔ)，設(shè)計截面為梯形斷面形式，底部寬度為25.8m，坡比1∶2。

根據(jù)遼寧省臺安縣遼渾蒲泵站安全鑒定報告復(fù)核結(jié)論和現(xiàn)場查勘可知，李套子排灌站檢修閘破損嚴重，需拆除重建。新建檢修閘位于前池上游，閘長27m，寬6.5m，閘高4.44m，共設(shè)7孔，單孔凈寬3m。檢修閘上游布置攔污柵，排架高3.25m。

泵房水泵軸層以下柱、梁、承臺等混凝土結(jié)構(gòu)水位變動區(qū)(變化區(qū))及其以下部位出現(xiàn)嚴重剝蝕(凍融剝蝕)，部分結(jié)構(gòu)存在露筋、鋼筋銹蝕；泵站水位變化區(qū)以上各結(jié)構(gòu)混凝土表面碳化；壓力箱至出水池段伸縮縫部位嵌縫材料老化、破損；前池至出水口底板混凝土剝蝕；防洪閘閘墩剝蝕。對于剝蝕區(qū)域應(yīng)采取特種砂漿、聚合物混凝土或砂漿進行局部填充，對鋼筋銹蝕的部分進行物理除銹、使用阻銹劑進行化學阻銹處理，對修復(fù)后的剝蝕區(qū)表面使用手刮聚脲等材料進行表面防護。對于水位變化區(qū)以上的部位應(yīng)根據(jù)碳化的深度進行打磨處理，打磨后采用有機硅類或者丙烯酸類浸漬材料進行滲透密封處理。對于伸縮縫應(yīng)采用鑿槽法使用特種砂漿密封處理后伸縮縫內(nèi)部使用化學漿材進行灌漿處理，如果伸縮縫附近存在混凝土局部缺陷應(yīng)在化學灌漿的同時開展局部缺陷的預(yù)處理，適度打磨混凝土表面后使用手刮聚脲等材料進行表面防護處理。對于前池至出水口底板混凝土出現(xiàn)的剝蝕區(qū)域，可以采用雙組份環(huán)氧類涂層或者手刮聚脲等材料進行混凝土結(jié)構(gòu)的表面防護處理。對于防洪閘等混凝土結(jié)構(gòu)水面以下可以采用雙組份環(huán)氧類涂層或者手刮聚脲等材料進行表面防護處理。

原有海漫段損壞嚴重，本次對其拆除重建，原有海漫段長度為15m，為干砌石結(jié)構(gòu)，本次新建海漫采用綠濱墊結(jié)構(gòu)，橫斷面形式采用梯形斷面，坡比1∶2，新建海漫長15m。

結(jié)合現(xiàn)場查勘情況，對李套子排灌站進行站容站貌和管理房改造。對泵房內(nèi)墻刷乳膠漆，外墻刷涂料；對管理房屋頂進行防水處理，更換門窗內(nèi)墻刷乳膠漆。

現(xiàn)有泵站前池和出水池未設(shè)置防護措施，存在安全隱患，本次改造在泵站進水池和出水池處均增加防護欄桿，防護欄桿高1.1m，總長54.8m。

4.3 竇家排水站

引渠兩側(cè)雜草叢生，渠坡坍塌嚴重，本次設(shè)計對引渠邊坡進行襯砌，襯砌長度為20m。以實測現(xiàn)狀橫斷面為基礎(chǔ)，設(shè)計采用梯形斷面形式，底部寬度為24m，坡比1:2。

泵房水泵軸層以下柱、梁、承臺等混凝土結(jié)構(gòu)水位變動區(qū)(變化區(qū))及其以下部位出現(xiàn)嚴重剝蝕(凍融剝蝕)，部分結(jié)構(gòu)存在露筋、鋼筋銹蝕；前池至出水口底板混凝土剝蝕。對于剝蝕區(qū)域應(yīng)采取特種砂漿、聚合物混凝土或砂漿進行局部填充，對鋼筋銹蝕的部分進行物理除銹、使用阻銹劑進行化學阻銹處理，對修復(fù)后的剝蝕區(qū)表面使用手刮聚脲等材料進行表面防護。對于底板混凝土出現(xiàn)的剝蝕區(qū)域，可以采用雙組份環(huán)氧類涂層或者手刮聚脲等材料進行混凝土結(jié)構(gòu)的表面防護處理。

竇家排水站現(xiàn)狀消力池采用漿砌石結(jié)構(gòu)，墻體傾斜、裂縫、塊石脫落。新建消力池長5m，池深0.50m，消力池后接海漫，由于出水口后即為遼臺排干渠底，無出水渠，故只對渠底進行襯砌，襯砌尺寸為長10m，寬18m。

進水口兩側(cè)翼墻損壞嚴重，本次設(shè)計對其拆除重建，重建擋墻采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.30m，底寬4 m，墻高3.80m，重建擋墻長19.1m。

結(jié)合現(xiàn)場查勘情況，對竇家排水站進行站容站貌和管理房改造。對泵房內(nèi)墻刷乳膠漆，外墻刷涂料，對管理樓屋頂進行防滲處理，更換屋頂。

現(xiàn)有泵站前池未設(shè)置防護措施，存在安全隱患，本次改造在泵站進水池增加防護欄桿，防護欄桿高為1.1m，總長為30m。

5 結(jié) 語

遼渾蒲泵站僅改造偏養(yǎng)子、李套子、竇家3座泵站。更新改造工程是在現(xiàn)有建筑物基礎(chǔ)上進行的，對破損嚴重的部位，在原址進行拆除重建。更新改造工程主要包括引渠改造、檢修閘改造、消力池與海漫改造、站容站貌和管理房改造以及在前池和出水池新增防護措施。