渾沙河除險加固設(shè)計排澇流量計算分析

侯曉磊

(遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124010)

1 概況

墻縫大閘位于遼陽市遼陽縣小北河墻縫村，墻縫排干末端，與渾河交匯處，承泄墻縫排干洪水。墻縫排干(又名渾沙河)，是1957年開挖的一條人工河流。歷史記載排澇流量108.18 m3/s，全流域面積339.8 km2，河道全長49.6 km。其中遼陽縣段長15.2 km，堤距50～80 m，流域面積30.96 km2；燈塔市段長32.0 km，堤距40～50 m，流域面積304.04 km2；蘇家屯區(qū)段長2.4 km，堤距5 m左右，流域面積4.8 km2。墻縫大閘上游側(cè)堤頂高程為15.59 m(實測高程)，下游側(cè)渾河在墻縫大閘處的50 a一遇設(shè)計水位為15.72 m。墻縫大閘建成于1978年，它是涵洞式的水閘，是通過堤岸的建筑物。該閘進(jìn)口段鋪蓋分為兩段，分別為5.0 m漿砌石結(jié)構(gòu)和7.5 m混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)口護(hù)坡為漿砌石結(jié)構(gòu)組成。涵洞及閘室全長40.0 m，共4孔，涵洞及閘室全長40.0 m，共4孔，凈寬2.8 m，高3.0 m，為鑄鐵閘門，手動螺桿式LQC-5T型啟閉機(jī)，出口段包括消力池和海漫，全長72.8 m。墻縫閘建于1978年1月，位于渾沙河入渾河口處，設(shè)計排水流量根據(jù)《遼寧省水利普查成果》查得，該閘過閘流量為110 m3/s。該河承泄蘇家屯紅菱、沈旦堡、佟二堡、王家、柳條寨等鄉(xiāng)(鎮(zhèn))洪水，本次復(fù)核量算渾沙河流域面積為339.8 km2，河道長48 km，墻縫大閘處的50 a一遇設(shè)計水位為15.72 m，防洪大堤高程為17.28 m，安全超高1.56 m。

2 設(shè)計排澇流量

渾沙河分為遼陽市和沈陽市兩部分，總排水面積為339 km2，主要以旱田為主。其中，遼陽市排澇面積為335 km2(遼陽市分遼陽縣和燈塔市兩部分，機(jī)排排澇面積為169.92 km2，自排面積165.08 km2)，沈陽排澇面積為4.8 km2(全部為自排)，排水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。

Q=Q機(jī)+Q自

(1)

式中：Q為設(shè)計洪水流量(m3/s)；Q機(jī)為機(jī)排設(shè)計排水流量(m3/s)；Q自為自排設(shè)計洪水流量(m3/s)。

2.1 遼陽市機(jī)排排水流量

根據(jù)遼陽市水利排灌管理處提供的《遼陽市排水站基本情況表》中內(nèi)容，渾沙河排水站按排水站的排水能力計算排水流量，排入渾沙河的遼陽縣和燈塔市排水站總的排水量為Q澇=59.35 m3/s，排水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。基本情況見表1。

表1 渾沙河排水站基本情況表

2.2 遼陽市及沈陽市自排排澇流量

根據(jù)《遼寧省治澇規(guī)劃》，蘇家屯區(qū)10 a一遇旱田排澇模數(shù)=0.55 m3/(s· km2)，蘇家屯區(qū)20年一遇旱田排澇模數(shù)M旱=0.73 m3/(s·km2)；遼陽縣及燈塔市10 a一遇旱田排澇模數(shù)M旱=0.49 m3/(s· km2)，遼陽縣及燈塔市20 a一遇旱田排澇模數(shù)M旱=0.67 m3/(s·km2)。渾沙河自排排澇流量見表2、表3和表4。

表2 渾沙河10 a一遇自排排澇流量表

表3 渾沙河20 a一遇自排排澇流量表

表4 墻縫大閘總排澇流量表

2.3 除險加固設(shè)計排澇流量計算

設(shè)計排水流量計算根據(jù)實際調(diào)查，墻縫大閘源頭蘇家屯區(qū)的排澇標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇[1]，墻縫大閘流域所在水文分區(qū)為Ⅰ2區(qū)，為中部平原區(qū)，墻縫大閘源頭高程為25.8 m，注入地高程為11.4 m，總落差為13.9 m，平均比降只有0.28‰。因此，設(shè)計排水流量采用平原區(qū)排水模數(shù)計算。

由于墻縫閘主要承泄?jié)硡^(qū)排水，渾沙河分為遼陽市和沈陽市兩部分，其總排水面積根據(jù)地形圖量算取得，總排水面積為339.8 km2(主要以旱田為主)，其中機(jī)排面積按各排水站的控制面積計算，遼陽市排澇面積為335 km2，沈陽排水面積4.8 km2。遼陽市分為遼陽縣，燈塔市兩部分，其中遼陽縣和燈塔市段機(jī)排排澇面積為169.92 km2，自排(量圖)排澇面積165.08 km2，排水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。

Q=Q澇+Q洪

(2)

式中：Q為設(shè)計洪水流量(m3/s)；Q澇為遼陽地區(qū)設(shè)計排水流量(m3/s)；Q洪為沈陽地區(qū)設(shè)計排水流量(m3/s)。

2.3.1 遼陽市機(jī)排排水流量

遼陽市水利排灌管理處提供的2009年7月15日的《遼陽市排水站基本情況表》中內(nèi)容，渾沙河排水站按排水站的排水能力計算排水流量，排入渾沙河的遼陽縣和燈塔市排水站總排水量為Q澇=59.35 m3/s，排水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。基本情況見表5。

表5 渾沙河排水站基本情況表

2.3.2 遼陽市及沈陽市自排排澇流量

自排澇流量根據(jù)《遼寧省治澇規(guī)劃報告(含田間配套工程)》中的澇區(qū)典型澇片排澇模數(shù)成果[2-3]。墻縫排干遼陽市段由于大部分位于太子河澇區(qū)，因此，本次采用太子河區(qū)太子河海城澇片。其中當(dāng)頻率為P=20%，旱田和水田的排水模數(shù)分別為0.31和0.20。當(dāng)頻率為P=10%，旱田和水田的排水模數(shù)分別為0.49和0.31。當(dāng)頻率為P=5%，旱田和水田的排水模數(shù)分別為0.67和0.41。

墻縫排干蘇家屯段位于太子河澇區(qū)北沙河蘇家屯澇片，由于該澇片較太子河海城澇片較遠(yuǎn)，本次采用臨近的渾河左岸澇區(qū)白塔堡河澇片。其中當(dāng)頻率為P=20%，旱田排水模數(shù)為0.37，水田排水模數(shù)為0.16。當(dāng)頻率為P=10%，旱田排水模數(shù)為0.55，水田排水模數(shù)為0.25。當(dāng)頻率為P=5%，旱田排水模數(shù)為0.73，水田排水模數(shù)為0.35。由于墻縫排干以旱田為主，本次自排流量計算全部采用旱田排澇模數(shù)。排澇流量詳見表6和表7。

表6 渾沙河自排排澇流量表

表7 墻縫大閘總排澇流量表

2.3.3 計算流量變化分析

渾沙河屬于渾河一級支流，渾河進(jìn)入沈陽段以后為平原區(qū)，且墻縫大閘流域所在水文分區(qū)為Ⅰ2區(qū)，為中部平原區(qū)，并與安全鑒定計算方法一致，因此，設(shè)計排水成果利用平原排澇計算方法是合理的，此次排澇流量計算結(jié)果與原排水流量110 m3/s對比，此次計算成果與原成果比相差較大，主要由于此次排澇流量計算采用的排水模數(shù)增大，原排水模數(shù)旱田區(qū)采用的是3天降雨3天排除的標(biāo)準(zhǔn)，本次新的排澇模數(shù)采用的是24h降雨2天排除的標(biāo)準(zhǔn)。因此，利用新的排澇模數(shù)計算墻縫閘全流域總排澇流量較原排水流量增加32%。設(shè)計成果是合理的。

綜上，墻縫大閘流量計算結(jié)果應(yīng)以本次除險加固設(shè)計計算成果為準(zhǔn)，計算結(jié)果為：排澇標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇排水標(biāo)準(zhǔn)，計算流量為142.88 m3/s。

3 結(jié)語

由于墻縫閘主要承泄?jié)硡^(qū)排水，墻縫排干分為遼陽市和沈陽市兩部分，其中遼陽市排澇面積為335 km2，沈陽市排水面積4.8 km2。遼陽市分為遼陽縣、燈塔市兩部分，其中遼陽縣和燈塔市段機(jī)排排澇面積為169.92 km2，自排排澇面積165.08 km2，排水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇，排澇流量為142.88 m3/s。渾沙河屬于渾河一級支流，渾河進(jìn)入沈陽段以后為平原區(qū)，且墻縫大閘流域所在水文分區(qū)為Ⅰ2區(qū)，為中部平原區(qū)，并與安全鑒定計算方法一致，因此，設(shè)計排水成果利用平原排澇計算方法是合理的。