淮北地区调蓄水体对抽排排涝泵站规模影响探究

马强

【摘要】本文以太和中心城区河西区为例，分析在相同洪水入流条件下，增设调蓄水体对抽排排涝泵站规模的影响情况

【关键词】淮北地区；泵站规模；调蓄水体；排涝流量；内涝问题

太和地处淮北淤积平原之西北部，其境内沙颍河为淮河一级支流，境内地势平坦，西北高（海拔36.05m），东南低（海拔30.5m），高差5.55m，自然坡度萬分之一到千分之一。

1、河西区基本情况

1.1 河西区用地情况

太和中心城区河西区范围为规划广缙大道、白洋路、沙颍河大堤所围区域，现状用地以分散村落、连片农田为主，总面积15.6km2。随着《太和县城市防洪规划（2013-2030）》报批，“东进、西跨、北优、中联”成为太和中心城区主要发展方向。其中“西跨”，即指跨沙颍河向西发展。未来河西区将改变以连片农田为主的用地布局，将规划成以居住、商服、文化设施用地为主，绿地、行政办公、医疗卫生用地为辅的河西新区。

图 1 河西区位及规划用地图

1.2 河西区河道情况

河西区范围内现状河道仅有幸福沟一条，现状河道河口宽20m，河底宽10m左右，河道比降万分之5，与区域整体比降相近。

规划新开挖泰昌河，河底宽度8～14m，河口宽度30m以内；规划新开挖钜阳湖，其湖面面积最大25hm2，用以调节排涝能力、增加水面率。

外河沙颍河耿楼处建有耿楼节制闸，沙颍河20年一遇水位耿楼闸上37.02m，白洋沟沟口36.07m，比河西区一般地面高程要高，因此汛期河西区无自排条件，仅能在关闸条件下靠抽排泵站强排入沙颍河。

抽排排水泵站的设计排水流量应根据排水要求计算确定。①对通过排水河道直接排除涝区涝水的泵站，宜按设计排水河道设计排水流量计算方法确定；②对涝区涝水经河道自流或由内排泵站开机提排至蓄涝区，再外排入承泄区的泵站，应根据设计暴雨和相应洪水入流过程曲线进行调蓄计算，以最大出流量作为设计泵站规模的依据。

2、计算方法介绍

河西区排涝泵站规模计算应按上述方法②确定，不仅需要用到洪水入流过程，同时需要测算整个河西区水位～库容（面积）曲线以及该区域的允许最高内涝水位。

（1）淮北地区排涝水文计算办法一般采用采用《水利规划参考资料》（安徽省水利水电勘测设计院，1981年9月）及“70北京成果”，但这两种方法以只能计算出设计洪峰流量，无法推求洪水过程线，因此采用《安徽省水文手册》中瞬时单位线综合法计算20年一遇洪水入流过程。

（2）水位～库容曲线因淮北平原高差小，区域面积小，采用静库容法计算水位～库容曲线。河道水位～库容用河道断面面积×河道长度进行估算；新增调蓄水体水位～库容则结合地形图、等高线用圆台体积公式进行概化计算。

（3）最高内涝水位确定原则综合考虑地块雨水管网收集情况、区内地面高程情况、调蓄空间利用情况等。最高内涝水位越高，河道调蓄能力越大，泵站规模越小；最高内涝水位越低，越有利于地块雨水自排，但是河道调蓄能力就越小，泵站规模就越大。

综合考虑后，河西区最高内涝水位取32.5m。即在20年一遇洪水入流情况下，泵站抽排入沙颍河，区内最高水位不超过32.5m。

（4）确定泵站装机规模，根据20年一遇设计洪水入流过程，按静库容法进行调算，不断试算泵站装机规模，满足区内最高水位不超过32.5m。静库容法公式如下：

（5）泵站调度原则

排涝泵站装机规模与调度原则关系密切，如果有准确的天气预报，暴雨、洪水来临之前采取预泄、预排河道洪水等措施，可最大限度减小装机规模。

本算例泵站调度原则为，洪水期关闸期间，当河西区河道水位超过常水位0.1m（本算例常水位为31.5m）时开机，抽排流量等于装机规模，直至水位降至常水位以下0.5m（预降过程完成）；降至31m后，抽排流量等于来水量，最大抽排流量等于装机规模，控制水位低于最高内涝水位，待水位回到正常蓄水位时，抽排流量等于来水量。一次完整调度过程完成。

3、分析结论

（1）降低排涝泵站规模

增设调蓄水体可显著降低排涝泵站规模，特别是新开挖河道、景观湖等有一定水面面积的调蓄水体。只考虑区内现状河道幸福沟调蓄的情况下，泵站设计规模至少为28m3/s能满足既定排涝要求。如果考虑总体规划中新开挖的泰昌河、钜阳湖及地下调蓄池，泵站设计规模可由28降低至20.5m3/s。

（2）调度原则至关重要

在相同排涝规模、入流过程条件下，如不采取汛前预降调度措施，最高水位较之会上升0.40～0.53m，在确定区内水位不宜超过32.5m时，则只能增加装机规模来满足排涝要求。

（3）地下调蓄池效果甚微

地下调蓄池作为海绵城市措施中的小海绵城市措施，每公顷硬化面积中宜设置250m3的地下调蓄池，河西区设置15万m3调蓄池，经计算仅能使泵站规模降低0.5m3/s。

4、结语

（1）河道调蓄在城市内涝防治明显优于其他调蓄措施，但在实际的调度过程中，由于气候、降雨、汇流等条件十分复杂，何时预降水位腾空调蓄容积则变得尤为重要。因此应及时建立河道水系水力模型，在对汇流、调蓄、排除过程全面模拟的基础上，制定泵站调度方案，最大限度发挥河道调蓄能力。

（2）地下调蓄池作为近年来采用比较多的海绵城市措施之一，由于其受用地和地下空间的限制，设计规模有限，调蓄容积较小，仅适合汇水分区内的小范围雨水调蓄。

（3）随着社会经济的不断发展，城市建设过程中不断有河道被侵占、改道、甚至填埋，然后再以绿色屋顶、下沉绿地、调蓄池（塘）等措施控制降雨径流，做到低影响开发。本文通过实例分析提出，在城市开发过程尤其是在前期城市总规编制过程中，尽量保留区内原有的水系水塘，并增大水面率，以大海绵措施解决日益突出的内涝问题。

参考文献：

[1]赵威.沿淮洼地泥黑河地区大型泵站排涝效果分析[J]，江淮水利科技，2015：24、40

[2]栾巍.安徽省淮北地区除涝水文计算办法研究初探[J]，水资源研究，2014：27-30

[3]安徽省水文手册[R]