八里河排涝站规模论证研究

海 燕 王志涛

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 合肥 230088）

1 概况

八里河位于安徽省颍上县境内，为颍河支流，流域面积480km2，耕地2.87 万hm2。流域内地势较为平坦，由西北向东南缓倾，地面高程最高28.5m、最低17.5m。多年平均降雨量966mm，最大年降雨量1722.5mm（1954年）。八里河出口处于颍河颍上闸下，现有八里河闸承担防洪、自排功能。八里河闸上形成一平底湖洼，湖底高程17.0m，正常蓄水位21.5m，常年蓄水区面积27.1km2，是国家5A 级旅游景区、国家水利风景区。流域现状已基本建成高水高排、低水低排的防洪除涝排水体系[1]。为解决流域内低洼湖区排水出路，2016年开工建设八里河大型排涝站，设计排涝流量60m3/s，装机5100kW[2]。

2020年汛期，淮河干流正阳关最高水位26.75m，列有实测资料以来第2 位。受淮河干流洪水顶托，颍河颍上闸下最高水位26.94m，八里河排涝站累积抽排水量约1 亿m3，大大减轻了洪水威胁，保障了流域内人民生命财产安全。

2 泵站规模论证

根据八里河流域现状排水分区及工程体系，汛期流域内班草湖、五里井、第三湖等高排区来水高排入颍河，局部低洼地直接抽排入颍河，八里河常年蓄水区汇水面积247.8km2。本文采用平均排除法、洪水调算法两种方法分别论证八里河泵站规模。

2.1 平均排除法

平均排除法参考《安徽省淮北地区除涝水文计算办法》，采用最大3 天设计暴雨中后两天暴雨所产生的净雨2 天内平均排除，分析八里河排涝站规模。根据颍上站实测降雨资料适线分析，最大3 天设计暴雨20年一遇312mm，10年一遇255mm。

平均排除法的主要影响因素包括八里河可调蓄水量、设计时段降雨量，以及相应降雨量对湖水位的控制要求。可调蓄水量考虑常年蓄水区调蓄能力对泵站规模的影响，汛期根据洪水预报先期利用八里河排涝站、八里河闸预排以腾空库容，增加调蓄水量，分别采用预降水位至21.0m 和20.5m。设计时段降雨量采用最大3 天设计暴雨20年、10年一遇降雨量。相应3 天设计暴雨抽排后对八里河水位的控制要求，一是采用正常蓄水位21.5m，二是考虑常年蓄水区周边22.0m 以下基本无重要设施及人口分布，对八里河旅游景区影响不大，采用22.0m。

综合以上因素，拟定4 个方案计算八里河排涝站设计流量。方案一为控制10年一遇最大3 天降雨八里河水位不超过22.0m，汛前预降水位至21.0m；方案二为控制10年一遇最大3 天降雨八里河水位不超过21.5m，汛前预降水位至20.5m；方案三为控制20年一遇最大3 天降雨八里河水位不超过22.0m，汛前预降水位至20.5m；方案四为控制20年一遇最大3 天降雨八里河水位不超过21.5m，汛前预降水位至20.5m。各方案泵站规模成果见表1。

表1 八里河排涝站平均排除法计算成果表

从各方案成果来看，通过预降八里河水位，充分发挥常年蓄水区调蓄能力，有利于提高湖泊排涝标准、减小建站规模、节省工程投资。方案三与方案一相比，提高了排涝标准；与方案二相比，通过增加调蓄库容，提高排涝标准、减小建站规模；与方案四相比，建站规模大幅减小。综合以上分析，八里河排涝站设计抽排流量60m3/s 为宜。

2.2 洪水调算法

洪水调算法的计算思路为，利用历史降雨、水位资料，以八里河入湖洪水过程为上边界条件、八里河出口处颍河水位为下边界条件，以水量平衡原理为基础，开展八里河排涝站、排涝闸联合调度调洪演算，通过研究建站后八里河水位分析泵站规模。洪水调算法多应用在大型排湖泵站规模论证[3～4]。

2.2.1 入湖洪水过程

八里河流域无实测流量资料，流域入湖洪水过程采用产汇流方法[5]计算。

产流计算：即由降雨过程推求净雨过程。根据地下水埋藏的深浅，八里河流域产流采用蓄满产流模式[5]计算，降雨径流关系采用《安徽省淮北地区除涝水文计算办法》的1 号线。前期影响雨量Pa 采用土壤含水量日消退系数法[5]逐日计算，土壤含水量日消退系数取0.9，最大蓄水容量取100mm。

汇流计算：即由净雨过程推求流域出口断面流量过程。对于流域上均匀分布的净雨过程，常利用时段单位线推求流域径流过程。八里河流域时段单位线采用淮北坡水区综合单位线成果（图1）。

图1 八里河流域时段单位线图

2.2.2 泵站规模调洪演算

从1951—2015年系列年八里河流域降雨、水位资料分析，1954年、1956年、1984年、1991年、1998年、2002年、2003年、2005年和2007年等9个年份需建站抽排。泵站规模选择设计流量60m3/s、80m3/s 两种规模进行比较，泵站起排水位采用八里河汛期预降水位20.5m。

八里湖排涝站与八里河闸联合调度的原则为：当八里河洪水位低于颍河水位且高于起排水位时，排涝站开机抽排涝水入颍河；当八里河有自排条件时，洪涝水通过八里河闸自排入颍河。当来水洪峰过后，八里河水位维持在最低蓄水位21.0m，汛后恢复至正常蓄水位。

八里河排涝站、排涝闸联合调洪演算成果见表2，1954年、1991年、2003年、2007年调算过程见图2。

表2 八里河排涝站、排涝闸联合调洪演算成果表

图2 1954年、1991年、2003年、2007年八里河排涝站调洪演算过程图

从各大水年份调洪演算成果分析，大水年份八里河建站60m3/s 较不建站可降低最高水位0.9～2.06m，建站80m3/s 较不建站可降低最高水位0.9～2.5m。两种泵站规模多年平均抽排水量基本相同。

对调洪演算的系列年湖内洪水位进行频率分析，八里河建站60m3/s，湖内20年、10年一遇水位分别为22.0m、21.37m，分别较不建站降低水位1.68m、0.91m。八里河建站80m3/s，湖内20年、10年一遇水位为21.79m、21.1m，分别较不建站降低水位1.91m、1.18m。

综合分析，建站规模60m3/s 时，可满足八里河控制20年一遇水位不超过22.0m 要求，10年一遇水位可控制在正常蓄水位以下，规模合适。若泵站规模增大至80m3/s，亦可满足八里河水位控制要求，但工程投资将同比增大30%左右，不经济。八里河排涝站设计抽排流量采用60m3/s 为宜。

2.3 泵站规模确定

通过以上两种计算方法分析成果可以看出，排湖泵站通过预降水位提高调蓄能力，有利于合理确定泵站规模。两种计算方法结论基本一致，由此确定八里河排涝站建站规模60m3/s。

3 结语

在排涝泵站规模论证中，平均排除法具有计算相对简单，参数较少的特点，对于来水面积不大的流域，在利用常年蓄水区调蓄的基础上，可应用平均排除法确定排涝泵站规模。已批复实施的怀洪新河水系洼地张家湖泵站、浍河化家沟泵站工程设计中均可用该方法计算。

洪水调算法计算方法复杂，系列年来水过程、内外水遭遇、闸站联合调度等需要考虑因素较多，计算量大。但该方法以历史洪水为依据，兼顾工程现状及规划情况，具有方案多样、调算结果丰富、直观的优点，可综合分析不同建站规模降低水位效果、建站后频率水位、投资效益等。洪水调算法多应用于来水面积大、调蓄库容大的大型排湖泵站规模论证。已建成的沿淮西淝河、高塘湖大型泵站工程均采用该方法论证■