贛贛皖贛地區(qū)圩區(qū)排澇站規(guī)模簡化計算分析

贛贛皖贛地區(qū)圩區(qū)排澇站規(guī)模簡化計算分析

1以來圩內(nèi)建筑工地河的排放系統(tǒng)設計和分區(qū)蕪湖湖岸和五河尾隆區(qū)的農(nóng)田靠大壩防洪。由于外湖（河）的高水位，圩區(qū)的洪水無法排放，因此必須依靠排水設施流入湖泊（河）。各圩區(qū)需多大的排澇裝機規(guī)模,應按有關規(guī)程、規(guī)范精心地進行計劃和設計。但由于規(guī)程、規(guī)范有關條款的靈活性,采用不同的排澇期和用不同的方法分析計算得到的排澇裝機容量相差較大。如何確定圩內(nèi)排澇裝機規(guī)模,意見不盡一致。本文在湖區(qū)選擇了星子、都昌、康山、禾洲(樵舍)4個有水文資料的代表站分析計算附近圩區(qū)單位面積的排澇裝機容量,以策較為合理地確定鄱陽湖區(qū)圩內(nèi)的排澇裝機規(guī)模。2鄱陽市排水期、降雨期及外河湖水位2.1分析計算站代表站鄱陽湖區(qū)需設排澇站進行排澇的圩區(qū)大多分布于湖濱地區(qū)。為了簡化計算,選擇了星子、都昌、康山、禾洲(樵舍)4個站為代表站進行分析計算。在代表站選擇時,考慮其應有一定年限的降水、水位等水文資料,且附近有排澇站,并基本均勻分布于湖濱地區(qū),使其在湖區(qū)具有一定的代表性。星子站位于北鄱陽湖,即入江水道上;都昌站位于南鄱陽湖北部;康山站位于南鄱陽湖東南面;禾洲(樵舍)站位于南鄱陽湖西南面的贛江尾閭內(nèi)。2.2澇期的確定排澇期為圩區(qū)內(nèi)一年中排澇最為頻繁的時期。排澇期的不同,將直影響設計暴雨和排澇站揚程的大小。因此,排澇期需經(jīng)過分析論證后確定。根據(jù)翻陽湖區(qū)暴雨主要集中在每年的4～6月,7～9月也會產(chǎn)生大量級的臺風雨,且7～9月是鄱陽湖出現(xiàn)年最高水位最多時期,擬定4～6、7～9月和4～9月3個排澇期進行分析論證。2.3雨季和平均水位的發(fā)生和發(fā)生2.3.1/3的年份對鄱陽湖區(qū)4個代表站年最大3d暴雨出現(xiàn)時期整個資料系列進行統(tǒng)計,年最大3d暴雨有2/3的年份出現(xiàn)在6月30日之前,只有1/3的年份出現(xiàn)在7月1日之后;但對排序在前15位的年最大3d暴雨進行統(tǒng)計,卻約有一半年份出現(xiàn)7月1日以后。這說明鄱陽湖區(qū)7月1日以后出現(xiàn)暴雨的機率很大,且此時段出現(xiàn)的暴雨往往是大量級暴雨。鄱陽湖水位受長江干流洪水頂托影響較嚴重,星子、都昌、康山3站有3/4年份的最高3d平均水位出現(xiàn)在7月1日以后,由于蔣埠站位于贛江北支尾閭處,其水位受長江干流洪水影響相對小些。2.3.2暴雨發(fā)生與外河湖年平均水位無相關關系鄱陽湖區(qū)暴雨為當?shù)乇┯?而外河水位受江西5大河洪水及長江洪水的影響。根據(jù)星子、都昌、康山、蔣埠(樵舍)4站資料分析,區(qū)內(nèi)的年最大3d暴雨與外河(湖)年最高3d平均水位無遭遇情況發(fā)生。而且年最大3d暴雨與外河(湖)年最高3d平均水位的相關關系極差,幾乎無相關關系。星子、都昌、康山、蔣埠(樵舍)4站的年最大3d暴雨與年最高3d平均水位的相關系數(shù)僅分別為0.142、0.077、0.152和0.313。2.4設計值的比對各站擬定排澇期的最大3d暴雨、外河(湖)最高3d平均水位及與時段暴雨之相應時段平均水位的頻率分析計算結(jié)果(P為5%～20%的設計值)見表1。從表1中可看出:當P=10%時,4～6月和7～9月最大3d暴雨設計值有大有小,且相差不大,平均情況是兩時期設計值基本相當;4～9月最大3d暴雨設計值則比4～6月和7～9月的都大。4～6月最高3d平均水位設計值最低,4～9月的最高,且與7～9月的差值不大。4～6月的最高3d平均水位設計值比時段暴雨相應的時段平均水位設計值高出2m多。3產(chǎn)品建設及確定根據(jù)有關規(guī)程規(guī)范,并結(jié)合當?shù)胤N植的農(nóng)作物及澇災發(fā)生原因等具體情況,制定圩區(qū)排澇設計標準如下。保護農(nóng)田3333hm2以上的重點圩區(qū),排澇設計標準采用10a一遇3d暴雨3d末排至農(nóng)作物耐淹水深。保護農(nóng)田667～3333hm2的一般圩區(qū),排澇設計標準采用5a一遇3d暴雨3d末排至農(nóng)作物耐淹水深。保護農(nóng)田在667hm2以下的一般圩區(qū),排澇設計標準采用3a一遇3d暴雨3d末排至農(nóng)作物耐淹水深。4該段排水溝安裝規(guī)模的分析計算方法4.1蓄澇能力的影響因素圩區(qū)排澇裝機容量的大小與設計標準、設計暴雨、設計總揚程、排澇面積、徑流系數(shù)(α)及圩內(nèi)蓄澇能力的大小等因素有關。為了簡化計算,本文的分析不考慮圩內(nèi)蓄澇區(qū)的蓄澇,且取排澇面積為1km2(單位面積),取毛揚程與凈揚程的比值為1.2,取徑流系數(shù)為定值(α=0.9,或7～9月取α=0.7),于是,圩區(qū)排澇裝機容量即為設計暴雨與設計毛揚程的組合。4.2灌溉參數(shù)確定采用不同的方法分析確定承泄區(qū)的設計水位,將直接影響排澇裝機規(guī)模的大小。本文的分析計算方法主要是指排水承泄區(qū)設計水位的分析確定方法。為了比較各擬定排澇期采用不同方法分析計算排澇裝機規(guī)模的大小,本文采用了以下方法進行計算圩區(qū)的排澇裝機容量。(1)最大3d暴雨與相應平均水位相配,逐年算出裝機容量,排頻后求得排澇裝機規(guī)模。(2)最大3d暴雨與最高3d平均水位同頻率遭遇,求得排澇裝機規(guī)模。(3)最大3d暴雨與相應平均水位同頻率遭遇,求得排澇裝機規(guī)模。(4)最大3d暴雨與歷年最高3d平均水位的平均值相配,求得排澇裝機規(guī)模。由于最大3d暴雨與典型年相應平均水位相配時,若選不同的典型年,揚程相差太大,故求得的排澇裝機規(guī)模人為性較大,因此,本文未將此法列入。5排水設備規(guī)模的分析、計算和比較5.1分析總結(jié)各擬定排澇期和不同分析計算方法求得的鄱陽湖圩區(qū)單位面積(1km2)排澇裝機容量結(jié)果見表2。5.2排水安裝規(guī)模的比較5.2.1暴雨與年際和年際的關系最大3d暴雨與最高3d平均水位同頻率遭遇時,求得的排澇裝機容量最大。最大3d暴雨與相應平均水位同頻率遭遇,最大3d暴雨與歷年最高3d平均水位的平均值相配,這兩種方法求得的排澇裝機容量次之,且相當。最大3d暴雨與相應平均水位相配,逐年算出裝機容量,排頻后求得排澇裝機規(guī)模,此法求得的排澇裝機容量最小,見表2。采用不同方法求得的最大排澇裝機容量是最小者的2倍左右。5.2.2月比46月大一些當7～9月徑流系數(shù)取值(α=0.9)與其它擬定的排澇期相同時,則:排澇裝機容量4～9月最大,7～9月比4～6月稍大一點,見表2;4～9月比4～6月大44%左右,4～9月比7～9月平均約大24%。當7～9月徑流系數(shù)取0.7,其它擬定的排澇期取α=0.9時,則:排澇裝機容量4～9月最大,4～6月次之,7～9月最小,見表2;4～9月比4～6月大44%左右,4～6月比7～9月平均約大19%。6分析了鳳陽圩區(qū)排水安裝規(guī)模6.1暴雨發(fā)生的季節(jié)和季節(jié)分布排澇期的不同將直接影響著分析計算資料的樣本系列,從而影響著圩區(qū)排澇裝機規(guī)模的大小。從不同排澇期求得的排澇裝機容量大小的比較中可知,其差異較大。根據(jù)上述對鄱陽湖區(qū)的年最大時段暴雨、年最高時段平均水位出現(xiàn)時期的分析可知,雖然鄱陽湖區(qū)暴雨主要集中在每年的4～6月,但7～9月也會產(chǎn)生大量級的臺風雨,且7～9月是鄱陽湖出現(xiàn)年最高水位最多時期。因此,鄱陽湖區(qū)排澇最頻繁的時期不僅出現(xiàn)在4～6月,而7～9月也屬鄱陽湖區(qū)排澇最頻繁的時期。所以,鄱陽湖周邊圩區(qū)的排澇期應定在每年的4～9月。6.2澇期暴雨與承泄區(qū)水位出現(xiàn)的關系根據(jù)上述不同方法求得的排澇裝機容量大小的比較可知,采用不同的方法求得的排澇裝機容量大小的差異很大,最大者可以是最小者的2倍以上。按水利行業(yè)標準SL104-95《水利工程水利計算規(guī)范》規(guī)定,排水泵站“承泄區(qū)的設計水位,應分析澇區(qū)暴雨與承泄區(qū)水位遭遇規(guī)律,如遭遇可能性較大,可采用相應于治澇標準的承泄區(qū)排澇期間平均水位;如遭遇的可能性較小,可采用承泄區(qū)歷年排澇期間平均水位的多年平均值?！盨D204-86《泵站技術規(guī)范》(設計分冊)規(guī)定,排水泵站出水池的“設計水位:當澇區(qū)暴雨與外河水位的相關關系較差時,應采用排澇區(qū)暴雨出現(xiàn)機率最多的月份內(nèi),外河最高3～5d的多年平均水位;當相關關系較密切時,取與設計暴雨同頻率的外河3～5d的平均水位”。國家標準GB/T50265-97《泵站設計規(guī)范》規(guī)定,排水泵站出水池的“設計水位:取承泄區(qū)重現(xiàn)期5～10a一遇洪水的3～5d平均水位?！备鶕?jù)有關規(guī)定,行標需服從于國標,行標是國標的細化,行標的條款更具操作性。細化了的行標條款應被包含在國標條款規(guī)定的范圍之內(nèi)。水利行業(yè)標準的條款中,規(guī)定排水泵站承泄區(qū)的設計水位應分析澇區(qū)暴雨與承泄區(qū)水位遭遇規(guī)律后,根據(jù)其遭遇情況而采用不同的平均水位。筆者認為這種規(guī)定是比較合理的,若澇區(qū)暴雨與承泄區(qū)水位遭遇的可能性較小,承泄區(qū)的設計水位也采用排澇期的同頻率平均水位,這就無形中提高了排澇標準。因為,兩個相關關系較小或無相關關系的因素同時出現(xiàn)的機率是很小的。以往的慣例和SD204-86《泵站技術規(guī)范》(設計分冊)條文說明中均認為:“江西省鄱陽湖地區(qū),洪澇兩種災害是同頻率出現(xiàn)的,即最高外江洪水位恰與最高圩內(nèi)澇水位相遭遇?！倍鴱纳鲜?個代表站的年最大3d暴雨出現(xiàn)時期和外河(湖)年最高3d平均水位出現(xiàn)時期及其兩者遭遇情況分析表明,鄱陽湖周邊圩區(qū)暴雨與承泄區(qū)水位遭遇可能性較小,澇區(qū)的年最大3d暴雨與外河(湖)年最高3d平均水位的相關關系極差。再則,澇災與洪災不同,治澇標準與防洪標準有別。若防洪標準偏低,致使圩堤潰口,造成洪災損失大;若治澇標準偏低,致使圩內(nèi)澇區(qū)擴大,造成的澇災損失則相對較小。按正常治澇標準設計的排澇泵站,其運用的機率本來就較少,若治澇標準再偏高,其運用的機率就會更少,將造成資金積壓、有些機組因多年不用而銹蝕、年運行費用高等后果。綜合上述分析,筆者認為,在郡陽湖周邊圩區(qū)采用最大3d暴雨與相應平均水位同頻率遭遇,或采用最大3d暴雨與歷年最高3d平均水位的平均值相配,求得排澇泵站的排澇裝機規(guī)模是比較合適的。7澇期設計暴雨與排雨水站的設計水位組合圩區(qū)排澇站裝機規(guī)模應按有關規(guī)程、規(guī)范進行精心地規(guī)劃和設計。圩區(qū)的排澇期需對當?shù)乇┯曩Y料分析后確定,排水承泄區(qū)設計水位的采用應分析澇區(qū)暴雨與承泄區(qū)水位遭遇規(guī)律,根據(jù)其遭遇情況選擇合適的承泄區(qū)水位作為設計依據(jù)。以往認為,江西省鄱陽湖地區(qū)的排澇期在每年的4～6月,洪、澇兩種災害同頻率發(fā)生,該地區(qū)就采用與設計暴雨同頻率的外江時段最高平均水位作為設計依據(jù)確定排澇站的裝機規(guī)模。經(jīng)過本文的分析,改變了以往的看法,認為:鄱陽湖區(qū)7月1日以后出現(xiàn)暴雨的機率很大,且此時段出現(xiàn)的暴雨往往是大量級暴雨,7～9月也應列入該地區(qū)的排澇期;鄱陽湖周邊圩區(qū)暴雨與排澇站排水承泄區(qū)水位遭遇的可能性較小,宜采用最大3d暴雨與相應平均水位同頻率遭遇,或采用最大3d暴雨與歷年最高3d平均水位的平均值相