红旗联圩涝区综合治理工程设计及建设方案探究

2022-02-14余倩

水利科学与寒区工程 2022年1期

余倩

(江西省南昌县红旗大泵电力排灌管理站，江西南昌 330200)

1 工程概况

红旗联圩地处南昌市昌南城东部地区，东侧与鄱阳湖相连，西侧以尤口到罗家集高地为界。整体区域为椭圆形冲积湖积平原，地势低洼平坦，共有人口70余万人，区域总面积为457.26 km2，包括耕地、旱地、水田，以及易洪涝面积。境内主要河流为扁担港、焦头河、南流水，历史上洪涝灾害多发。在1998年，有13.33余万公顷农田被淹，作物减产绝收严重，经济损失巨大，给农业经济发展与新农村建设带来极大阻碍，不利于农民增产增收目标达成。

2 涝区现状

红旗联圩占地面积较广，区域内河流数量众多，洪涝灾害多发。经过多年坚持不懈的治理，该市区排涝标准达到10年一遇，但涝灾仍然时有发生，主要原因：一是当地大型河流数量较多，不但外洪多发，还存在内涝问题，受外洪顶托，内部水量排泄不畅，导致洪涝灾害程度增加；二是受历史因素与上下游排水规则影响，边界处更易出现涝灾情况；三是以往项目布局不够科学，导致排干落淤严重阻水，形成涝灾；四是排水进出口位置受到外洪影响，使原本的出口形状发生变化，导致外洪顶托排水难度增加，且局部排区密封性不足，导致排区范围内出现一水多淹的情况；五是田间配套设施不足。受以往干旱灾害影响，一些居民的排涝、防涝意识不足，在经济利益驱动下，该地区三级排水沟大多被人为改建为耕地，尤其是斗、农沟更为显著，已经基本失去排水功能，当遇到大型降雨时无法外排，导致内涝情况发生。以往工程标准相对较低，排干桥没有扩建，阻水严重。桥涵闸年久失修，老化破损严重，大多数已经受损无法继续使用[1]。

3 涝区综合治理工程设计与建设方案实施

3.1 水文设计

3.1.1 设计标准

根据施工设计要求，需对施工期洪水进行分析计算，为施工建设提供有力依据。水利工程施工设计规范中指出，施工期设计标准为五年一遇。结合该区域暴雨洪水特点、电排站施工要求等，应在枯水期10月—次年2月之间进行施工。扁担港水通过新联闸进入抚河道，焦头河水通过罐子口进入鄱阳湖。在抚河八字脑站与康山站进行建设，对历年11月—次年2月最高水位进行统计，并计算施工期最高水位，利用P-Ⅲ曲线计算施工期5年一遇洪水位为14.83 m，康山站设计洪水位为14.02 m。经内插计算出抚河故道新联闸的设计水位为14.65 m，程家池闸的出口水位设计为14.40 m。

3.1.2 设计洪水位

根据当地城防洪涝一期工程研究报告可知，瑶湖主汛期在5—6月之间，水位通常保持在15.64～16.15 m之间，蓄涝水位为16.14 m，大泵站水位最高值为14.94 m。结合地形资料，焦头河、南流水与扁担港等位置的岸堤高程范围为17.6～18.4 m。由各电排站蓄涝水位的最高值对比可知，圩区的水位最高值应根据影响水位的各项因素综合考虑而定，对马山、张坊枧与北联等电排站的设计洪水位进行分析，设计水位为17.30 m，其标准为20年一遇[2]。

3.1.3 设计排水流量

因当地没有降水观测资料，结合区域地理位置与雨量站分布，以西侧南昌站为例进行设计暴雨计算。该站资料精度满足标准，代表性较强，可采用定时年最大值选样的方式计算暴雨量，针对该站年最大一日和最大三日暴雨资料进行频率计算，如图1～图2所示。

图1 南昌站最大一日降水量

图2 南昌站最大三日降水量

在设计排涝水量方面，该区域与南昌城区相邻，与焦头河相对，特别是张坊枧电排站排水区域，与昌万公路相邻。根据治涝所处位置，采用南昌站对暴雨值进行设计。结合范围内农田情况，综合径流系数为0.95；不同治涝范围与水域状况相结合，蓄水深度为1.0 m，起调水位范围为13.8～15.0 m，蓄涝水位范围为14.8～16.0 m。除此之外，还要对水田范围的调蓄量综合分析，将其深度设定为0.05 m。结合不同电排站实际情况，对10年一遇的最大三日暴雨形成的净排涝水量进行计算，具体如下表1所示。在北联站中，排涝水量的计算结果为：排水面积为3.97 km2，排涝标准为10年一遇，设计暴雨为259.8 mm，排涝流量为3.53 m3/s，排涝模数为0.89 m3/s/km2。在张坊枧站中，排涝水量的计算结果为：排水面积为3.09 km2，排涝标准为10年一遇，设计暴雨为161.9 mm，排涝流量为3.66 m3/s，排涝模数为1.18 m3/s/km2。在马山站中，排涝水量的计算结果为：排水面积为2.47 km2，排涝标准为10年一遇，设计暴雨为259.8 mm，排涝流量为3.53 m3/s，排涝模数为0.89 m3/s/km2。在闵家枧站中，排涝水量的计算结果为：排水面积为2.58 km2，排涝标准为10年一遇，设计暴雨为259.8 mm，排涝流量为1.97 m3/s，排涝模数为0.77 m3/s/km2。

表1 排涝水量

3.2 建筑物

(1)北联站。该站的地址不变，设计流量为3.52 m3/s，总规模为225 kW。按堤后式建设站，采用闸合布设方式，具有代表性的建筑物为泵房、控制闸、消力池等。泵站进出水均为正向，自流与电排位于相同涵箱。泵房长宽尺寸为 11.60 m×7.00 m，控制室设置在泵房左侧，长宽尺寸为7.00 m×6.08 m；泵房右侧为检修间，长宽尺寸为7.00 m×6.20 m。将变压器设置在箱式变电站之中，位于控制室周围。

(2)马山站。该站的地址也固定不变，总装机规模为110 kW，按堤后式建站，采用合一布设式，具有代表性的建筑为消力池、压力水箱、泵房等，泵站进出水均为正向，自流与电排采用相同涵箱。泵房长宽尺寸为8.00 m×8.00 m，控制室设置在泵房左侧，长宽尺寸为8.00 m×6.08 m；泵房右侧为检修间，长宽尺寸为7.00 m×6.20 m。将变压器设置在箱式变电站之中，安装在控制室附近。

(3)张坊枧站。该站的地址也固定不变，总装机规模为225 kW，按堤后式建站，采用合一布设式，具有代表性的建筑为泵房、控制闸、前池、检修闸等，泵站进出水均为正向，自流与电排采用相同涵箱。泵房长宽尺寸为11.6 m×7.0 m，控制室设置在泵房左侧，长宽尺寸为8.00 m×6.08 m；泵房右侧为检修间，长宽尺寸为8.00 m×6.20 m。将变压器设置在箱式变电站之中，与控制室相邻。

(4)闵家枧站。该站的地址也固定不变，总装机规模为110 kW，按堤后式建站，采用合一布设式，具有代表性的建筑为泵房、出水涵箱、消力池、海漫等，泵站进出水均为正向，自流与电排采用相同涵箱。泵房长宽尺寸为8.00 m×8.00 m，控制室设置在泵房左侧，长宽尺寸为8.00 m×6.08 m；泵房右侧为检修间，长宽尺寸为7.00 m×6.20 m。将变压器设置在箱式变电站之中，与控制室距离相近[3-4]。

3.3 水土保持

该市区水土流失情况严重，范围在16 km2左右，占土地总面积的0.87%，为重点预防、监督区。该项目水土流失主要对施工环节造成影响，结合该项目施工特点，在建设中因泵房、前池与引水渠等基础影响，在围堰、闸等处拆除时产生许多弃渣，为提高水土保持效率，节省更多成本投入，可利用弃渣土与围堰土进行场区回填。该项目水土保持工程设计指标如表2所示。

表2 水土保持工程设计指标 m3

在水土保持设计实施中，应注重水土流失监测，尤其是在施工期与林草恢复期，前者应对临时堆土场、开挖破坏面等流失情况进行分析，后者则对场地回填位置的植被恢复情况进行分析。在场地回填区中，工程开挖未利用的围堰均投入到场区回填中，在填平后由人工清理表层石块，对场地深翻20 cm后，人工用靶、石磙子等方式覆土，厚度在2～3 cm之间，绿化面积达到1.36 hm2。在这一方案中，种草施工流程为：场地平整、种籽、播种覆盖、苗期管理。在草籽出苗后应做好管理，及时清理弱苗、杂苗与病苗等，在播种后浇水，后续每个星期最低浇水一次，直至全部成活发芽。