台安县拟改造泵站排水流量及特征水位推求研究

付 鑫

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司，辽宁 沈阳 110003)

1 辽浑蒲泵站概况

台安县辽浑蒲泵站地处台安县南部，地处下辽河平原腹地，辽浑蒲泵站属于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3.1亿斤，年产值49亿元。

2 辽浑蒲泵站运行现状及存在问题

辽浑蒲泵站位于辽宁省台安县境内，主要承担浑河、外辽河和辽台排干所包围区内的排水任务。辽浑蒲泵站由9座站组成，共装机68台，总装机功率11 005 kW，设计流量为110 m3/s。根据《泵站设计规范》，辽浑蒲泵站规模为大(2)型，泵站等别为Ⅱ等。这些泵站多建设于上世纪六七十年代，经过几十年的运行，多数存在水工建筑物老化、损毁，机电设备和金属结构多数属于淘汰产品，大多超期服役，存在严重安全隐患，严重影响到排水泵站的安全运行。按照《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》，辽浑蒲泵站的全部9座泵站全部列入了更新改造。已完成了三界排水站、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座泵站的更新改造。为保障控制区域内的排涝得到有效的解决，使当地的经济得到稳定、快速、健康的发展，对台安县辽浑蒲泵站剩余3座泵站进行更新改造是十分必要的。

3 拟改造泵站工程等级及防洪标准

3.1 工程等别

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》和《泵站设计规范》，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，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，具体各泵站等级见表2。

表1 辽浑蒲泵站设计流量和装机容量汇总表

表2 辽浑蒲泵站所在堤防设计标准汇总表

3.2 防洪标准

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

根据《水利水电工程施工组织设计规范》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 a一遇，李套子排灌站临时工程导流建筑物洪水标准为5 a一遇，窦家排水站临时工程导流建筑物洪水标准为5 a一遇。

3.3 排涝标准

工程位于辽宁省鞍山市台安县，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》和区域实际情况，确定辽浑蒲泵站排涝标准为10 a一遇。辽浑蒲泵站工程等级及防洪标准见表3。

表3 辽浑蒲泵站工程等级及防洪标准汇总表

4 排水流量确定

4.1 排涝面积复核

4.2 设计排水流量

根据《灌溉与排水工程设计规范》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，排涝标准采用十年一遇24 h降雨旱作区2 d排除，水稻区采用3天降雨3～5 d排除[1-3]。根据上述内容，设计排涝历时T取2(3～5)天，计算灌溉模数如下：

4.2.1 平原区旱地设计排涝模数

计算公式：

(1)

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)。

4.2.2 平原区水田设计排涝模数

计算公式：

(2)

Rs=PT′-hs-f-ET

(3)

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为为水田日蒸发量(mm)，一般采用4～6 mm。

4.2.3 平原区旱地和水田综合设计排涝模数

计算公式：

(4)

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4。

表4 泵站设计排水流量表

表5 辽浑蒲泵站设计流量对比表

5 特征水位

5.1 进水池设计运行水位

5.1.1 偏养子排水站

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1/2 000，斗沟比降1/3 000，支渠比降1/4 000，干沟比降1/5 000，计算成果见表6。

表6 偏养子排水站设计水位推求表

通过计算结果可知，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。

5.1.2 李套子排灌站

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 m、4.49 m、4.79 m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1/2 000，斗沟比降1/3 000，支渠比降1/4 000，干沟比降1/5 000，计算成果见表7。

表7 李套子排灌站设计水位推求表

通过计算结果可知，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。

5.1.3 窦家排水站

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1/2 000，斗沟比降1/3 000，支渠比降1/4 000，干沟比降1/5 000，计算成果见表8。

表8 窦家排水站设计水位推求表

通过计算结果可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为4.76 m，经综合考虑，本次改造窦家排水站进水池设计运行水位为4.65 m。

5.2 进水池最低运行水位

泵站进水池最低运行水位是按排涝区大部分耕地的平均高程减去水[5]、旱田适宜地下水埋深，再减0.20 m，同时考虑水泵运行时要求的最低水位，经综合确定排水站最低运行水位。具体见表9。

表9 排水站进水池最低运行水位成果表 m

5.3 进水池最高运行水位

进水池最高运行水位是泵站排涝区允许最高涝水位，同时考虑到引渠最高水位的要求，具体成果见表10。

表10 排水站进水池最高运行水位成果表 m

6 结语

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计算泵站设计排水流量，同时根据各排水站所控制的排涝区域内的涝水能够排除为原则，推求各站的特征水位。