辽浑蒲泵站排水流量及特征水位的确定方法

2021-05-06孙文伟

广西水利水电 2021年2期

孙文伟

（辽宁省营口水文局，辽宁营口 115003）

1 概述

台安县辽浑蒲泵站地处辽宁省中部鞍山市台安县境内，辽浑蒲泵站是辽宁省大型泵站之一，是以浑河及其回水支流外辽河、辽台排干为排水河道的大型电力排灌泵站，由三界排水站、湘水排水站、郁坨子排水站、偏养子排水站、头台子排水站、兀拉排水站、窦家排水站、李套子排灌站、张台子排灌站等9 座泵站组成，总装机68 台，总装机功率11 005 kW，设计流量110 m3/s。辽浑蒲涝区总人口10.4 万人，辽浑蒲泵站担负着区域内271.82 km2的排水任务。设计灌溉保证率75%，实际灌溉保证率为48%；设计灌溉面积1.8 万亩，有效灌溉面积0.8 万亩；设计排涝面积24.82 万亩，实际排涝面积24.82万亩；主要受益乡镇有韭菜台镇、高力房镇和黄沙坨镇，年产粮食1.55亿kg，年产值49亿元。

台安县辽浑蒲泵站9 座泵站全部列入《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》进行更新改造。截至目前，其中三界排水站、郁坨子排水站、兀拉排水站、张台子排灌站、湘水排水站和头台子排水站等6座泵站已更新改造完成，本次设计只需对剩余偏养子排水站、李套子排灌站和窦家排水站等3 座泵站进行更新改造设计。

2 工程等级划分及防洪标准

2.1 工程等别

根据《泵站设计规范》（GB5065-2010），辽浑蒲泵站规模为大（2）型，泵站等别为Ⅱ等。

本工程只对偏养子排水站、李套子排灌站和窦家排水站进行更新改造，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）和《泵站设计规范》（GB50265-2010），并结合3 座泵站的设计流量、装机容量和排涝面积（见表1）可知，偏养子排水站主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5 级；李套子排灌站主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5级；窦家排水站主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5 级，临时性建筑物级别为5 级。同时根据《堤防工程设计规范》，泵站穿堤建筑物级别不低于所在堤防等级（见表2），因此偏养子排水站出水池级别为2级；李套子排灌站穿堤涵级别为2级。

表1 辽浑蒲泵站设计流量和装机容量汇总表

2.2 防洪标准

根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）可知，偏养子排水站设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100 年一遇，偏养子排水站出水池设计防洪标准为50 年一遇，校核防洪标准为200 年一遇；李套子排灌站设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100 年一遇，李套子排灌站穿堤涵设计防洪标准为50 年一遇，校核防洪标准为200 年一遇；窦家排水站设计防洪标准为20 年一遇，校核防洪标准为50年一遇。

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017）和工程实际情况，偏养子排水站临时工程导流建筑物洪水标准为10年一遇，李套子排灌站临时工程导流建筑物洪水标准为5 年一遇，窦家排水站临时工程导流建筑物洪水标准为5年一遇。

2.3 排涝标准

考虑到工程所在范围的重要性，并根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）和区域实际情况，确定辽浑蒲泵站排涝标准为10年一遇。

3 排水流量确定

3.1 排涝面积复核

根据辽浑蒲泵站安全鉴定中的排涝面积，对比《台安县治涝现状及规划布置图1∶50 000》，各站排涝面积都没有变化。同时通过现场调查询问，水、旱田的面积并无大的变化，基本维持原状。本次排涝面积复核仍按原排涝面积复核其排水流量。

3.2 设计排水流量

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）及辽宁省水利水电勘测设计研究院编制完成的《辽宁省治涝规划报告（含田间配套工程）》，结合我省实际情况，采用10 年一遇24 h 降雨旱作区2 d排除、水稻区3 d降雨3～5 d排除的排涝标准对排涝规模进行复核。

设计排涝历时T取2（3～5）d，计算排涝模数如下：

（1）平原区旱地设计排涝模数计算公式：

式中：Mh为旱地设计排涝模数，m3/（s·km2）；R 为历时为T 的设计暴雨所产生的净雨，mm；T 为涝水排出时间，d。

（2）平原区水田设计排涝模数计算公式：

式中：Ms为水田设计排涝模数，m3/（s·km2）；Rs为水田需要排除的涝水深，mm；PT′为历时为T′的设计暴雨，mm；hs为水田滞蓄水深，mm，我省为30 cm；f 为历时为T 的水田渗漏量，mm，一般采用1.0～2.2 mm/d；E为水田日蒸发量，mm，一般采用4～6 mm。

（3）平原区旱地和水田综合设计排涝模数计算公式：

式中：Mz为综合设计排涝模数，m3/（s·km2）；Ah为旱地面积，km2；As为水田面积，km2。

根据《辽宁省治涝规划报告（含田间配套工程）》，参照浑河右岸涝区辽中涝片10年一遇旱田排水模数0.39 m3/（s·km2）及10 年一遇水田排水模数0.24 m3/（s·km2）计算各泵站设计排水流量。计算成果见表3。

表3 泵站设计排水流量表

由辽浑蒲泵站原设计资料、安全鉴定资料、1∶5万规划图与近期规划设计流量对比可知，近期规划设计流量小于建站时设计流量，经综合考虑，本次设计采用建站时设计流量（见表4）。

表4 辽浑蒲泵站设计流量对比表 m3/s

4 特征水位的确定

4.1 进水池设计运行水位

4.1.1 偏养子排水站进水池设计运行水位

偏养子排水站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取2处地面低洼处，分别位于孙家房身村北侧和引渠渠首（大高村南侧），地面高程分别为4.94 m和5.36 m，引渠长8.90 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位，具体成果见表5。

表5 偏养子排水站设计水位推求表

由表5 可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为2.70 m，经综合考虑，本次改造偏养子排水站进水池设计运行水位为2.70 m。

4.1.2 李套子排灌站进水池设计运行水位

李套子排灌站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取4处地面低洼处，分别位于引渠渠首（大柳树村东侧）、水湾子村北侧、郭印子村东侧和水湾子村南侧，地面高程分别为5.64、4.49、4.79 和4.26 m，引渠长7.55 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位具体成果见表6。

表6 李套子排灌站设计水位推求表

由表6 可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为3.35 m，经综合考虑，本次改造李套子排灌站进水池设计运行水位为3.35 m。

4.1.3 窦家排水站进水池设计运行水位

窦家排水站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取2处地面低洼处，分别位于吴家窝棚村南侧和引渠渠首（西蚂蚱庙村南侧），地面高程分别为5.95 m 和7.58 m，引渠长5.45 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位，具体成果见表7。