平垸圩区涝水位分析

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摘要：平垸圩区来水在汛期很多时候不能自流排出，当发生超过圩内排涝标准的洪水时，圩内就会积水，如圩内如有高防洪标准的重要设施如变电站、公路、桥梁等，就会因为区内积水而受淹，经济损失巨大。为正确分析圩区的涝水位，本文以水量平衡原理为基础，逐时段进行调节计算，得到24h暴雨中最大1h的涝水位，精度较高，可以为重要工程设施地面高程提供依据。文中以江北集中区沈巷起步区的涝水位分析为例，说明涝水位的分析过程。

关键词：涝水位重要设施水量平衡原理

中图分类号：P333文献标识码： A

当外江水位较高，平垸圩区来水不能自流排出时，往往通过出口处泵站来抽排来水，当来水较小时，圩内来水能全部排出，当发生超过圩内防洪标准来水时，超过泵站抽排能力部分洪水滞留于圩内，形成积水，因此，正确分析圩内涝水位，保护圩内重要设施，意义重大。

1 分析计算原理

涝水位分析的基础是水量平衡原理。区域来水经过雨水管网排入邻近的沟渠，经沟渠调蓄后由泵站排往外江，当发生超过泵站抽排能力的洪水时，多余部分的水量导致雨水管网排水不畅、地面积水，形成涝水位，总的来水量扣除泵站抽排的水量及圩内水系可调蓄的部分水量时，即是圩区滞蓄水量，滞蓄水量根据圩区的库容曲线即可查得涝水位。

1.1 水量平衡公式

Q滞蓄=1000×P净×F - Q排-W- 1000×E×F

公式（一）

式中：Q滞蓄―不能排出而滞蓄于圩区内的涝水，m3；

P净―降雨扣除后的净雨，mm；

F ―圩区面积，km2；

Q排―泵站的抽排水量，m3；

W―水系的可调蓄容积，m3；

E―区域内的蒸发量，mm。

1.2 公式简化

由于很难获得区域蒸发量资料，且蒸发量很小，为简化计算，公式里蒸发量可忽略不计。为方便计算和使求解过程直观明了，对公式（一）两边同时除以面积，将水量化为水深，简化为公式（二）。

R滞蓄=P净- R排-RW公式（二）

式中：R滞蓄―滞蓄水深，mm；

R排―泵站的单位面积的抽排水深，mm。

RW―折算到区域面积的调蓄水深，mm。

下面以江北集中区沈巷起步区的涝水位分析为例，说明涝水位的分析过程。

2 实例分析

2.1 基本情况

（1） 地理位置

江北集中区沈巷起步区位于练纲圩内，练纲圩东、北、西三面临水，其中，东面受无为大堤（裕黄段）保护、北面与西面受牛屯河堤防保护，南面隔十四连圩受裕溪河保护。地理位置见图1。

图1 沈巷起步区地理位置图

（2） 区内排涝工程设施

为排出区域涝水，在本区域与外区域有联系的沟渠上建立3个水闸，使起步区成为单独的一个排区，排区面积20.25km2。圩区排水沟有十里长河、南港河等，排涝泵站为黄山寺二站。黄山寺二站总设计排涝流量为60m3/s，起步区排涝标准能达到20年一遇24h暴雨地面不积水。区域排涝工程措施示意见图2。

图2 起步区防涝工程措施示意图

2.2 设计暴雨

设计暴雨采用邻近雨量站裕溪闸站资料，根据P-Ⅲ型曲线进行适线分析，计算结果见表1，其中20年一遇最大24h暴雨为233mm，50年一遇为311mm。

表1 裕溪闸站24h暴雨适线成果表单位：mm

2.3 涝水位调节计算

（1） 24h降雨时程分配

降雨能否及时排出，与降雨时程分布和水面调蓄关系密切。参考当地暴雨分析资料，选择不利雨型进行降雨时程分配，降雨时程分配成果见表2。

表224h降雨时程分配表

（2）起步区库容曲线

根据安徽省江北集中区沈巷起步区的竖向规划，起步区库容曲线见表3。

表3 起步区库容曲线

（3）净雨量

面净雨量等于暴雨量扣除损失量和地下水。在排涝期，由于外河水位高，土壤饱和度较高，降水全部留在了圩区，损失量可忽略不计；外河水位高，导致了圩区地下水无法与河道形成正向的水力比降，反而是河道的水补给圩区的地下水，故地下水的损失也可以忽略。因此，区域净雨量等于面降雨量。

（4）沟渠调蓄能力

根据《江北产业集中区起步区南部沈巷片区排涝规划报告》，江北产业集中区起步区排涝面积约20.25km2，规划沟塘率约为4.31%，调蓄水深为1m，折到整个排涝区域，区域可滞蓄的水深为43mm。

（5）黄山寺二站排水规模

根据《江北产业集中区起步区南部沈巷片区排涝规划报告》，黄山寺二站总设计排涝流量为60m3/s，经过换算，泵站1h最大可排出起步区10.9mm的水深。

（6）调节计算结果

根据来水、排水及滞蓄的水量利用公式（二）进行逐时段调节计算。计算结果见表4及图3。

从表4看出，50年一遇整个排涝区域最大积水深度为129.1mm，折算成水量为224.7万m3，查阅起步区库容曲线，50年一遇涝水位为6.7m。

表450年一遇涝水位调节计算结果表

图3 调节计算过程图

3 结论

重要设施的保护，首先建立在圩区的涝水位基础上，在竖向高程，和圩区涝水位的基础上，根据相关规范要求综合确定。本文中的江北集中区起步区50年一遇涝水位为6.7m，如重要设施的防洪标准为50年一遇，则重要设施的地面高程不得低于6.7m。

第一作者简介：王海波，(1981.04.25)，男，湖北人，硕士研究生，工程师，湖北省水利水电规划勘测设计院，主要从事工程设计工作。

第二作者简介：蒋兆英，(1979.04.20)，女，湖北人，大学本科，工程师，湖北省水利水电规划勘测设计院，主要从事水利工程规划设计工作。

第三作者简介：陈建霞，(1962.06.12)，女，湖北人，湖北省水利水电规划勘测设计院，主要从事水利工程规划设计工作。