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分析大泵站排涝规模及设计水位

2016-09-12周刚平深圳市广汇源水利勘测设计有限公司

河南水利与南水北调 2016年7期
关键词:汇水渗流泵站

□周刚平(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司)

分析大泵站排涝规模及设计水位

□周刚平(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司)

针对大泵站排涝规模及设计水文的分析,首先要掌握工程概况,明确工程的实施地点,当地的汇水情况和排涝流量,然后对大泵站的排涝规模,通过实际调查确定泵站汇水区域范围、下垫面条件、堤围渗漏情况、汇水渠道长度、过流断面型式、坡降、糙率,最后论述设计水位的具体情况,其内容分为两个方面,一是电排站设计外江特征水位、电排站设计内江特征水位,通过这两个方面的内容,使水位设计更加全面且完善,为大泵站的排涝工程实施奠定较好的基础。

大泵站;排涝规模;排涝设计水位

0 引言

在经济社会的不断发展中,中国人口不断增加,促使土地的使用越发紧张,很多地区的水文地质条件受到改变,相关水文设施要进行大规模的改造。在相关设计中,降雨的强度和时间,也受到了影响。为了增加地区的泵站的安全性能,需要对排水系统进行合理的设计,分析其排涝能力,更好的确定该区域排涝需要的规模以及水位的具体情况,减低当地发生洪涝灾害的几率。

1 工程概况

本次新建的苑塘电排站位于龙田镇苑塘河河口处,地处兴宁市龙田镇苑塘村,主要承担排除龙田镇矮车坝、下村罗屋、永盛围、王屋等诸多自然村和房屋、耕地的涝水任务,涝区汇水面积9.14 k㎡。针对该地的泵站排涝规模和水位进行分析,要结合万分之一地形图、业主的介绍以及设计人员现场踏勘走访了解,确定苑塘电排站的汇水面积东至排水沟,西至苑塘村与崇安围之间的村道,北至石壁河,南至苑塘河右堤外,掌握总汇水面积约为9.14 k㎡。具体内容如表1所示。

表1 汇水面积内各地类统计表

工作人员根据曲塘堤段进行的渗流稳定计算成果显示,宁江左岸堤防在内涝区范围内堤段每延米渗流量为0.37m3/d,但开率为理想土料通过标准碾压后的渗流计算成果,为安全考虑渗流量按照1.85 m3/d(扩大5倍)进行计算,合计该段堤防总长为5120 m,因此合计渗流量为0.11 m3/s(1894.40 m3/d);另外涵闸等渗流量按照0.10 m3/s;合计两项渗流量为0.21 m3/s。因此本次设计采用平均排除法的计算成果作为本次设计的排涝设计流量:Qp=12.82 m3/s,其排涝流量设计,如表2所示。

表2 苑塘电排站设计排涝流量计算表

2 大泵站排涝规模

2.1模型构建

在大泵站的排涝规模规划中,首先要明确排涝系统,其主要是由湿地、河道、汇水渠道以及排涝泵站组成。这个过程中,工作人员要合理选取泵站站址、合理布置汇水渠道(或管网)。然后分析河网的作用,在河渠底部和岸边,河道会影响水流的速度与阻力,工作人员要做好记录。最后是整合这些内容,使排涝系统更加合理。

2.2河道初始水位

工作人员要充分利用现代气象预报的时效性和准确性,还要收集三防、水文站外江水位变化情况,综合分析后合理确定外江特征水位,在设计当中,要重点参考运行效果和实际内外江水位变化情况,减小排涝泵站的装机容量,加强防洪的能力。

在渠道的整个调节中,工作人员要合理利用初始水位与高水位之间的容积,然后利用时间换取空间的方法,调用更多经济便捷的调蓄空间。在模型设计中,工作人员要把握多种影响因素,能够计算不同水位下的最高水位,降低突发情况产生的影响。

2.3排涝泵站

在排涝泵站的设计规划中,工作人员要将河道中的水提升到外江,促使排涝泵站的位置更加合理。这个过程需要考虑抽排水流可能带来的影响,分析内流的流态影响。在泵站排涝当中,要降低局部涌水的形成,掌握河道过流能力的最合理数值。根据《兴宁市曲塘堤加固工程初步设计》,河道水位流量关系曲线如表3所示:其中频率为P=2%、P=3.33%、P=10%及多年平均洪峰流量及施工洪水水位均通过水力学公式计算该断面的水位流量关系进行推算所得,并与已有水位信息进行比对校正。

表3 河道水位流量关系表

3 泵站设计水位拟定

工作人员需要通过对所收集的水文基础资料进行分析,依据规范要求,合理确定内外江特征水位。

3.1电排站设计外水位

电排站的设计外水位,主要是防洪水位、设计运行水位、最高运行水位和最低运行水位等,其中防洪水位,主要是电排站所处堤段相应的堤防设计防洪水位,本次工程中,防洪标准得到重视,然后结合实际情况,进行防洪水位设计。

工作人员要在大泵站附近,勘测并记录水文资料,然后计算洪水位适宜采用的推水面线的方法,通过这种方式,选取合理的代表站点。在不同的水位中,沿程个断面的流量,要结合水位站的设计范围,进行求值。例如在下游的流量控制中,要针对设计水位进行合理的分析,并经过多次核算,进行确认。整个过程,需要参考当地的水位设计与制定条例,利用基本的勘测点,推算出河段的综合糙率,将此作为水面线的初始糙率值,然后对河床质构成进行合理的调整。

设计外江水位的特征水位,需要结合电排站水位变化,然后在外江排水期水位变化范围内,工作人员要分析不同区域的水位情况,在上游掌握水位变化,在下游部分区域,分析并计算大泵站的外河水位特征[4]。在本次水位设计中,要分析记录最高3日平均水位、最高水位和最低水位,并对各设计代表站最高3日平均水位与最高水位进行频率分析计算,通过这种方式确定设计代表站的排水期各特征水位。

3.2电排站设计内水位

工作人员在进行电排站设计内水位的设计中,需要明确最高水位、最高运行水位、设计运行水位和最低运行水位等,通过这种方式,更好的掌握水位的变化,使排涝更加合理。在最高水位的设计中,其主要是指多年难遇的暴雨产生的个部径流,在泵站无法进行妥善处理的情况下,产生的内涝最高水位,这个数据具有较好的参考价值,然后明确泵站的排涝规模设计。在最高运行水位中,主要是应用调蓄区正常蓄水位,对大泵站的站前水位进行计算,这个数值是泵站能够得到的最大数值,运行最大功率,反映了泵站的实际情况。设计水位主要是采用调蓄区正常蓄水位与最低蓄水位的平均值,然后推算到站前的水位。通过这种方式,工作人员可以全面了解泵站的排涝情况。最后最低运行水位,是调蓄区最低蓄水位,推算到站前的水位。部分情况下,会出现平均水位,这个数值主要取设计运行水位相同的水位,从而保证大泵站得到较好的设计。

4 结语

大泵站内河网密布,水系容易受到人工的影响,在排涝规模的设计中,需要掌握具体的情况。设计运行中,要重点参考运行效果和水位情况,在泵站排涝运行中,要降低局部涌水的形成,掌握河道过流能力的最合理数值。可以充分利用调蓄区规模、合理布置站点,减小排涝泵站的装机容量,加强防洪的能力。工作人员要在泵站附近,勘测并记录水文资料,然后计算洪水位适宜采用的推水面线的方法,通过这种方式,选取合理的代表站点。整个过程,工作人员在进行电排站设计内外水位的设计中,需要明确最高水位、最高运行水位、设计运行水位和最低运行水位等,通过这种方式,更好的掌握水位的变化,使排涝更加合理。

[1]刘博静,杨敏,宋小艳,申若竹.排涝泵站群规模和运行对围填海区域环形河网排水影响研究[J].水资源与水工程学报,2014,01:18-21.

[2]付艳杰.流湖大泵站排涝规模及设计水位拟定[J].陕西水利,2014,02:122-124.

[3]刘博静,杨敏,李会平.环形河网排涝泵站规模规划设计研究[J].南水北调与水利科技,2014,02:50-53.

[4]罗雷,廖小红,黎昔春.洞庭湖区城西垸排涝泵站出水池设计运行水位确定方法商榷[J].中国农村水利水电,2014,08:189 -192.

(责任编辑:张进平)

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1673-8853(2016)07-0148-02

周刚平(1983-),男,本科,工程师,水工结构。

2016-05-11

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