温州卧旗排涝泵站规模拟定分析

黄进齐

（温州市瓯海区水利局,浙江 温州 325000）

1 卧旗排涝泵站建站背景

受地形条件限制,温州市瓯海区西部山区三溪片洪水暴涨暴落,峰高最大,洪水经西山河直接涌入城区河道,河道水位上涨迅速；各排水口受瓯江洪潮位顶托,只能在低水位时靠自流抢排,因而平原河网涝水上涨迅速而退水迟缓,往往大暴雨时城市低洼地段出现涝灾。三溪片上游水系呈扇状分布,洪水峰高量大,根据流域现状水库情况（表1）来看,流域上游缺少控制性工程。温州市瓯海区内目前的排水方向以外排瓯江为主,平原现有排涝闸均分布在瓯江右岸,位于鹿城区境内,瓯海区三溪片洪水主要分成两路入鹿城区。

表1 瓯江流域现状水库情况表

为尽快外排三溪片洪水,减轻下游温州市中心城区排涝压力,规划提出西向排洪工程。西向排洪工程从郭溪镇浦北经梅屿至双屿镇上岙再到卧旗山西侧,包括梅屿大河、梅屿排洪洞、卧旗大河和卧旗水闸4 部分,其中梅屿大河河面宽65 m,河底宽35 m,河底高程0 m~-1.0 m,排洪洞设2 条,为城门洞型,每条洞（宽×高）15 m×11 m,洞底高程-1.5 m,卧旗大河河面宽65 m,河底高程-1.0 m,卧旗水闸为3 孔,每孔宽10 m,总净宽30 m,闸底高程-1.0 m。卧旗泵站工程是温州市温瑞平原西片排涝工程的重要组成部分,工程位于西向排洪工程口门卧旗大闸边上。

新增卧旗排涝泵站160 m3/s后,增加高潮顶托时西向排洪工程的强排能力,可增加三溪片的西排效益,并减轻鹿城区双屿黄龙仰义片排涝压力,当平原20 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型时,卧旗泵站的设置可以降低屿头涝水位0.06 m、黄龙片0.17 m、三溪片涝水位0.07 ~0.1 m,使原西向排洪工程达到设计排涝能力。

2 泵站规模拟定分析方案

卧旗水闸当闸上水位高出闸下水位时开闸放水,相反则关闭闸门,避免发生外河顶托倒灌。本次进行卧旗排涝泵站调洪演算的典型年为大水年份汛期,所以并不考虑枯水期关闸蓄水。泵站在闸门关闭且闸上水位比起排水位高时抽排运行,运行后如遇瓯江水位高出干流水位的情况即具备自排条件,考虑水位、错峰等因素,为不增加干流防汛负担,则应停止抽排,由卧旗水闸自排,待瓯江水位低于干流水位且无法自排后,再由泵站抽排。

2.1 泵站规模方案拟定

为尽可能增加西向排洪通道的输水能力,减少三溪片洪水通过西山河进入温州主城区,分析在卧旗大闸设置泵站的排涝效果。根据梅屿大河现状的过流能力,20 a一遇最大过流能力212 m3/s,平均过流能力不到100 m3/s的现状。结合对温州市瓯海区西部山区三溪片洪水水位情况的分析,根据典型年洪水来水过程实测卧旗水闸闸下水位过程,进行卧旗排涝泵站建站后卧旗水闸闸上水位调算,对排涝泵站规模分别为120 m3/s、160 m3/s、200 m3/s进行比较,洪水期当泵站前池水位超过1.0 m时开启泵站。

卧旗泵站工程作为温瑞平原西片排涝工程的重要组成部分,将对滨江西防洪排涝格局产生重要影响,考虑到现状河道规模与泵站规模不匹配,因此在温瑞平原西片排涝工程河道规模[1]初定的工况下,结合《温瑞平原防洪排涝规划报告》推荐的规划工程作为基准工况,进行泵站规模比选。

2.2 洪水遭遇分析

卧旗排涝泵站除涝标准按20 a一遇设计,根据卧旗水闸运行管理办法,在调洪演算过程中不考虑卧旗水闸流量下泄；考虑到目前的排水方向以外排瓯江为主,平原现有排涝闸均分布在瓯江右岸,右岸防洪标准低,且不封闭,本次在调洪演算时保持现状,而左岸防洪标准较高,但存在几处未封闭大沟,故在进行调洪演算时应封闭沟口,在遭遇超标准洪水时,借助堤防和岗地之间的库容蓄洪。

采用198709 雨型推求的设计洪水[2]用于方案计算。为分析不同工况下泵站的排水效果,分析设计20 a一遇、50 a一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型及设计5 a一遇、10 a一遇洪水遭遇外江50 a一遇高潮等不同洪水遭遇工况。

3 不同频率排涝计算成果

不同规模的卧旗泵站方案间增加排水量、高水位持续时间减少值及降低洪水位等差值统计见表2。

表2 不同规模卧旗泵站方案间差值统计表（198709雨型）

由表2 可以看出：在50 年一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型工况下,新增120 m3/s卧旗泵站,卧旗大闸三天外排水量增加295 万m3,滨江西洪水位下降0.02 m~0.06 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.05 m,三溪片高水位持续时间减少1 h~2 h；当卧旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加92 万m3,滨江西洪水位下降0.01 m~0.06 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.02 m,滨江西高水位持续时间减少5 h,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h,排涝效果较为明显；当卧旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加116 万m3,滨江西洪水位下降0 m~0.05 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.02 m,滨江西高水位持续时间减少1 h,三溪片部分区域高水位持续时间减少1h,排水效果较好但总体排涝效果一般。

在20 年一遇洪水遭遇外江平均偏不利潮型工况下,新增120 m3/s卧旗泵站,卧旗大闸三天外排水量增加424 万m3,滨江西洪水位下降0.02 m~0.1 m,三溪片洪水位下降0.05 m~0.08 m,滨江西高水位持续时间减少3 h,三溪片高水位持续时间减少2 h~5 h；当卧旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加140 万m3,滨江西洪水位下降0.04 m~0.07 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.03 m,滨江西高水位持续时间减少2 h,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h~2 h,排涝效果较为明显；当卧旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加195 万m3,滨江西洪水位下降0.01 m~0.05 m,三溪片洪水位下降0.01 m~0.03 m,滨江西高水位持续时间不变,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h,排水效果较好但总体排涝效果一般。

在10 年一遇洪水遭遇外江50 年一遇高潮工况下,新增120 m3/s卧旗泵站,卧旗大闸三天外排水量增加681 万m3,滨江西洪水位下降0.06 m~0.23 m,三溪片洪水位下降0.08 m~0.17 m,滨江西高水位持续时间减少2 h,三溪片高水位持续时间减少2 h~9 h；当卧旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加222 万m3,滨江西洪水位下降0.02 m~0.12 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.06 m,滨江西高水位持续时间减少1 h,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h~2 h,排涝效果较为明显；当卧旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加344 万m3,滨江西洪水位下降0.02 m~0.11 m,三溪片洪水位下降0.02 m~0.04 m,滨江西高水位持续时间不变,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h~2 h,排水效果较好但总体排涝效果一般。

在5 年一遇洪水遭遇外江50 年一遇高潮工况下,新增120 m3/s卧旗泵站,卧旗大闸三天外排水量增加767 万m3,滨江西洪水位下降0.07 m~0.26 m,三溪片洪水位下降0.1 m~0.22 m,滨江西高水位持续时间减少3 h,三溪片部分区域高水位持续时间减少1 h~3 h；当卧旗泵站流量由120 m3/s增加至160 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加464 万m3,滨江西洪水位下降0.03 m~0.17 m,三溪片洪水位下降0.04 m~0.08 m,滨江西高水位持续时间减少2 h,三溪片任桥高水位持续时间减少2 h,排涝效果较为明显；当卧旗泵站流量由160 m3/s增加至200 m3/s,卧旗大闸三天总外排水量增加300 万m3,滨江西洪水位下降0 m~0.16 m,三溪片洪水位下降0.03 m~0.07 m,滨江西高水位持续时间减少1 h,三溪片部分区域高水位持续时间不变,总体排涝效果一般。

4 泵站规模拟定结果

综合以上分析,卧旗泵站规模从120 m3/s增加至160 m3/s,增加外排水量、降低最高涝水位及减少平原高水位持续时间等排涝效益增加明显；当泵站规模继续增加至200 m3/s,排水效果增加但总体排涝效益增加不明显。卧旗泵站160 m3/s时,20 年一遇卧旗大闸增加外排水量564 万m3,滨江西河道最高水位分别下降0.06 m~0.17 m,三溪片河道最高水位下降0.07 m~0.10 m,3.5 m（区域低洼地平均地面高程）以上高水位持续时间减少2 h~7 h,结合鹿城区丰门河水系综合整治工程及瓯海区三溪片河道整治工程能够满足区域排涝标准,因此本阶段从降低平原涝水位效果及高水位持续时间等方面考虑,认为在卧旗大闸增设泵站160 m3/s较为合适。

5 结论

通过本文对温州卧旗排涝泵站规模拟定的分析表明,应当在充分调研并摸清泵站及所在流域现状的基础上展开排水泵站规模确定工作,并主要以排涝规划所规定的近期目标为主,留足安全余地。在有条件的情况下,应通过排水分区、排水出路等的调整及周边河湖调蓄滞留、错峰排河等调度措施进行出口泵站规模的合理控制,以达到降低工程投资的目的。在进行排涝泵站规模论证的过程中,可以采用不同计算方法,并加强成果合理性与可靠性的比较分析。