韓冬梅，許經(jīng)宇

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林 長春 130021）

0 引言

沿河湖的低洼處，常在雨季或汛期外河水位高于堤內(nèi)內(nèi)河水位，排水溝渠的水不能自流排出，形成內(nèi)澇，此時(shí)需要在排水渠出口設(shè)置強(qiáng)排泵站，將水排泄至外河承泄區(qū)。此種情況下，需要建設(shè)自排和強(qiáng)排結(jié)合的交叉建筑物，以滿足排澇需求。在內(nèi)河水位高于外河水位時(shí)自排；內(nèi)河水位低于外河水位的情況下強(qiáng)排。

在排水溝渠的交叉建筑物設(shè)計(jì)中，交叉建筑物上游流域面積較小時(shí)，設(shè)計(jì)流量就是設(shè)計(jì)頻率的河（溝）道洪峰流量；當(dāng)交叉建筑物上游流域面積較大，且上游河（溝）槽、灘地及低洼地帶有一定的蓄水容積，可對(duì)洪水起到一定的滯蓄作用時(shí)，應(yīng)通過調(diào)洪演算確定削峰后排澇站的下泄流量，以使交叉建筑物的規(guī)模相應(yīng)減小。

1 工程概況

某排澇站位于吉林省輝南縣輝發(fā)河堤防上，排澇站主要承擔(dān)41.52 km2區(qū)域的排澇任務(wù)。原排澇站設(shè)有4臺(tái)機(jī)組，5孔自排涵洞，泵站與自排涵洞并列布置，現(xiàn)已失去強(qiáng)排功能?，F(xiàn)設(shè)計(jì)排澇站排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，一日暴雨兩日排除，p=10%洪峰流量為39.60 m3/s。排澇站為自、強(qiáng)排結(jié)合泵站，當(dāng)澇區(qū)內(nèi)水位高于外河水位的情況下自排；在澇區(qū)內(nèi)水位下降到289.80 m，且澇區(qū)內(nèi)水位低于外河水位的情況下，啟用排澇站強(qiáng)排。

2 自強(qiáng)排泵站規(guī)模的確定

2.1 排澇站強(qiáng)排流量的確定

1）洪水調(diào)節(jié)原則

根據(jù)工程實(shí)際，從控制泵站投資規(guī)?？紤]，計(jì)入溝渠的調(diào)蓄作用。澇區(qū)內(nèi)有泡塘、溝渠與排澇站相連，寬度為11～40 m，溝渠兩側(cè)291.00 m高程以上地勢平坦，為大片旱田。旱田排漬深度為1.00 m，耐淹水深為0.12 m；為了滿足作物對(duì)降低地下水位的要求，作物耕地的平均高程減去作物的適宜地下水埋深（排漬深度），再減0.20 m，確定排澇站最低運(yùn)行水位為289.80 m。在確定排澇站設(shè)計(jì)流量時(shí)，控制水位不超過植物耐淹高程（291.12 m）。

2）水位～淹沒面積～容積關(guān)系

水位～淹沒面積～容積關(guān)系見表1。

表1 水位～淹沒面積～容積關(guān)系表

3）洪水過程線

采用排澇站前10年一遇洪水過程線進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，控制蓄滯最高水位不超過291.12 m。

4）洪水調(diào)節(jié)成果

用試算法進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，洪水調(diào)節(jié)計(jì)算主要成果見表2。

表2 調(diào)節(jié)計(jì)算主要成果表

經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算，確定排澇站設(shè)計(jì)流量為11.2 m3/s。相應(yīng)洪水歷時(shí)48 h，溝渠最大存水量為67.63萬m3，滯蓄最高水位291.12 m。

2.2 排澇站自排涵洞流量的確定

排澇站自排涵洞與強(qiáng)排相同，考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)溝渠的調(diào)蓄作用，采用兩種方案進(jìn)行比選，復(fù)核確定涵洞尺寸：方案一，保持原排澇站自排涵洞5孔尺寸不變，排水涵洞尺寸為2.0 m×2.0 m；方案二，排水涵洞尺寸為2.5 m×2.5 m，共3孔。上游水位～容積關(guān)系和上游水位～下游水位～涵洞泄量關(guān)系見表3。

表3 上游水位～容積排水涵洞上游水位～下游水位～涵洞泄量關(guān)系表

自排涵洞按照10年一遇洪水過程線，用試算法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，排水涵洞調(diào)節(jié)成果見表4。

表4 排水涵洞調(diào)洪成果表

由表4可見，3孔涵洞的調(diào)蓄能力和原5孔涵洞接近，從控制投資規(guī)模考慮，確定排水涵洞孔口尺寸為2.5 m×2.5 m，共3孔，將最大泄量31.39 m3/s作為排水涵洞的設(shè)計(jì)流量。

2.3 特征水位的確定

1）排澇站進(jìn)水池水位：按澇區(qū)內(nèi)30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的內(nèi)澇水位為最高水位293.25 m；按澇區(qū)內(nèi)10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)后的最高水位291.12 m為最高運(yùn)行水位；按澇區(qū)內(nèi)10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)后的平均水位290.85 m為設(shè)計(jì)運(yùn)行水位；按澇區(qū)內(nèi)滿足作物對(duì)降低地下水位的要求確定最低運(yùn)行水位為289.80 m。

2）排澇站出水池水位：按輝發(fā)河20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)水位294.16 m為最高水位和最高運(yùn)行水位；按輝發(fā)河10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)水位293.06 m為設(shè)計(jì)運(yùn)行水位；按調(diào)度運(yùn)行原則考慮最低運(yùn)行水位為289.80 m。

3）排水涵洞設(shè)計(jì)水位：按調(diào)節(jié)計(jì)算泄量最大時(shí)的上游水位290.39 m為上游設(shè)計(jì)水位；按調(diào)節(jié)計(jì)算泄量最大時(shí)的下游水位289.10 m為下游設(shè)計(jì)水位。

3 結(jié)語

平原湖區(qū)在興建排水泵站前，一般都有自排排水閘。當(dāng)揚(yáng)程較低、內(nèi)外水位變幅不大的情況下，中小型排澇站可以考慮自排、強(qiáng)排相結(jié)合的形式。自排、強(qiáng)排結(jié)合排澇站規(guī)模的確定至關(guān)重要，在滿足排澇站的排澇功能最優(yōu)化的同時(shí)，可以更好地控制排澇站工程投資。文中工程實(shí)例中關(guān)于自排、強(qiáng)排結(jié)合泵站規(guī)模的計(jì)算，可為其他類似工程規(guī)模的確定提供參考。