某大型泵站施工期洪涝分析

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摘要：水利工程在施工过程中往往受天气及洪涝影响较大，特别是大江大河的工程，施工期跨汛期的工程，或施工布置影响其他水利设施运行的工程，故在施工前对其进行洪涝分析是水利工程一个重要的课题。本文就一大型泵站工程为实例，对施工期洪涝进行分析。

关键词： 泵站施工期洪涝分析

一、工程概况

佛山市南海区官山大泵站位于佛山市顺德区龙江镇甘竹水道樵桑联围东西基交汇处，桩号43+080，内涌为南海区西樵镇官山涌，集雨面积为102.08 km2。旧官山大泵站总装机容量6400KW，装4台2.8CJ-70轴流水泵，设计总排涝流量98.5 m3/s； 按照10年一遇最大24小时暴雨一天排完标准规划流量主159.73 m3/s，相应扩容需要流量应为61.23 m3/s，按此规划流量要求扩建官山大泵站。扩建工程设计安装2台2900ZLQ32-5型立式轴流式水泵，装机容量5200KW。泵站扩容完成后，总装机达11600KW，是省重点的大型水利工程。

官山大泵站及水闸对樵桑联围官山水系片区的排涝有着举足轻重的作用，牵涉到西樵镇、丹灶镇乃至三水区的范围。故在旧泵站失去了排涝能力，水闸失去了排水功能的情况下，计算分析清楚洪涝情况数据，并相应有计划地采取应对措施，对围内的防涝安全有着重要意义。

二、施工期暴雨计算

本扩建工程工期1.5年，其中主体土建工程安排在10～3月（非汛期），需要设置围堰，封堵官山水闸和现有官山大泵站，剩下官山船闸导流。工程所在地没有完整的长系列的施工期雨量观测站，只有西樵雨量站有1991～2009年10～3月的雨量资料，系列不长，代表性略差，考虑只是供临时工程使用，可以参考使用。选取年最大雨量系列，进行频率计算，详见表1～表2。计得施工期10年一遇24小时暴雨为86.05mm。

表110～3月实测降雨量频率计算成果表

序号 年份 系列 排队年份 排队系列 频率P(5%) 序号

表2 实测降雨量频率成果表

序号 P(%) 设计值Xp

三、施工期暴雨水量计算

3.1暴雨产水量

按照径流系数法，计算施工期10～3月10年一遇24小时暴雨的产水量见表3。

表3 施工期（10～3月）10年一遇24小时暴雨来水量计算

土地类别 面积

(km2) 径流

系数 雨量(mm) 暂存雨量(mm) 净雨量(mm) 产水量

(m3)

禾田农田 2.56 1.00 86.05 50 36.05 92166

河涌 8.63 1.00 86.05 100 0 0

菜地 6.94 0.70 86.05 86.05 417851

林地 12.30 0.70 86.05 86.05 741064

园地 3.09 0.70 86.05 86.05 186108

牧草地 1.16 0.70 86.05 86.05 69920

养殖水面 30.86 1.00 86.05 80 6.05 186695

居民用地 34.07 0.90 86.05 86.05 2638912

交通设施 2.05 0.90 86.05 86.05 158532

其他荒地 0.42 0.70 86.05 86.05 25082

合计 102.08 4516331

3.2 其它来水量计算

（1）城镇污水量估算

城镇污水由城市综合用水量乘以城市污水排放系数确定：

①根据《城市排水工程规划规范》表3.1.6，城市污水排放系数位0.7～0.9，本复核报告取0.8。

②城市综合用水量根据《城市供水工程规划规范》表2.2.3-3确定，本规划区域为一区，小城市类，查得单位建设用地综合最高日用水量指标为0.4～0.8（万m3/km2.d），取平均值0.6，则换算为平均日用水量指标为0.26（万m3/km2.d），各片区城市综合用水量见表4。

表4城市污水量估算表

片区名 面积

（km2） 综合用水量

（m3/d） 污水量

（m3/d）

官山排涝区 102.08 265400 212320

（2）堤围及涵闸渗水

根据官山排涝区的实际，堤围以亚粘土或砂质土为主，土壤渗透系数K=3.225m/d，则每km堤围每天渗漏量＝0.38×3.225×1000＝1225.5m3/d.每m涵闸渗漏量取0.01m3/s，则每天渗漏量为0.01×24×3600＝864m3/d。

表5堤围及涵闸渗水量估算表

片区名 堤围长度(km) 堤围渗水量

(m3/d) 涵闸宽度（m） 涵闸渗漏量

（万m3/d） 总渗水量

（万m3/d）

官山排涝区 9.6 11765 68 58752 70517

（3）水面蒸发量

多年日平均蒸发量为4.25mm，涝区水面面积32.91km2，蒸发水量为32.91x4.25 x 1000＝139849m3/ d。

（4）其他来水量合计

按照上述计算，汇总其他来水量见表6。

表6其他来水量合计表

片区 污水量（m3/d） 堤围及涵闸渗水量（m3/d） 蒸发量（m3/d） 合计（m3/d）

官山排涝区 212320 70517 139849 142988

3.3排水流量

按照平均排除法，计得施工期（10～3月）10年一遇24小时暴雨一天排干流量见表7。

表7施工期排水流量计算表（平均排除法）

设计暴雨产水量（m3） 其他来水量

（m3） 来水量合计

（m3） 一天排干计算流量（m3/s）

4516331 142988 4659318 58.83

3.4洪峰流量

按照广东省综合单位线法计算施工期10年一遇洪峰流量，暴雨计算基础数据见表8，与推理公式计算成果对比见表9。

表8暴雨计算基础数据表

项目 1 6 24 72

平均雨量X 23 35 57 67

变差系数Cv 0.34 0.4 0.37 0.42

Cs/Cv 3.5 3.5 3.5 3.5

点面换算系数α 0.836 0.889 0.943 0.954

面雨量Ht 28 47.75 80.4 99.76

特征参数

集雨面积(km2) 102.08 m1-θ分区 大陆低区

河长L(km) 17 ui-xi关系 Ⅲ 珠三角，鉴江、

九洲江亚区

比降J 0.0005 m-θ分区 大陆低丘平原区

频率(%) 10 θ 214.19

产流分区 粤东沿海、珠江三角洲 m 0.8

设计雨型分区 珠江三角洲 m1(h) 6.8

α/t/F关系 暴雨低区 Δt 2

表9 广东省综合单位线法设计洪水对比成果表

Δt 采用m1 洪峰流量Qm 推理公式Qm 差值 差值比（％） 1日洪量 3日洪量

2.00 6.80 115.66 114.54 1.12 1.0 412.03 420.48

四、 施工导流复核

施工期封堵官山水闸和现有官山大泵站后，利用官山船闸进行导流。官山船闸净宽12.0m，闸底板面高程-2.50m，按照施工期10年一遇24小时暴雨86.05mm一天排干流量58.83m3/s，洪峰流量115.66m3/s，分别复核各种水位条件下船闸排水情况见表10。可见各种工况下，过闸水头差均小于0.30m，说明船闸可以满足过流要求。

当外江出现施工期10年一遇洪水2.31m，遭遇围内洪峰流量时，官山涌最高水位2.56m，略高于控制水位2.50m。但是上述计算没有考虑官山涌的调蓄作用，也没有考虑洪潮遭遇的影响，计算偏于安全，可以认为，官山船闸满足施工期导流过流要求。

万一出现10年一遇以上洪水，外江水位大于2.50m，官山船闸不能排水，则可以采取以下应急措施：

（1）吉水片利用新田站12m3/s直接排出西江，不再排入官山涌；

（2）大栅围利用大岸新站、旧站、金刚站等共27.5m3/s直接排出北江，不再排入官山涌；

（3）打开连通官山涌与丹灶大良围的分界节制闸，利用丹灶建设电排站应急排水,，相应流量36 m3/s；

（4）打开连通官山涌与三水六里分界节制闸，利用三水白坭电排站应急排水,，相应流量35.4 m3/s。

表10 官山船闸过流能力复核表

闸孔宽(m) 闸底高程(m) 过闸流量（m3/s） 内水位(m) 外水位(m) 过闸水头差(m)

五、结束语

通过上述佛山市南海区官山大泵扩建工程这一大型泵站工程为实例，对其施工期洪涝进行了分析计算，并采取相应的措施。该工程主体施工期较短且没有跨汛期，相对较容易处理，但对于一些工期长且跨汛期，受洪涝影响较明显的工程来说，具体的数据分析及应对措施必须考虑得足够充分，因为水利工程是防灾减灾造福人民的，但不能因施工过程造成不必要的灾害。

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