上海奉賢莊行地區圩區除澇能力研究

閆 莉

(上海水務規劃設計研究院，上海 200232)

1 引言

莊行地區屬于上海市水利分片綜合治理規劃中的“浦東片”，目前大片一線防洪擋潮工程已經基本建成，形成大包圍。但莊行地區歷來地勢低洼，現狀地面高程基本在3．0～4．0m(上海吳淞基面，下同)之間，且大部分為3．3～3．6m，為了確保地區防汛除澇安全，從上世紀70年代開始，陸續建成九個圩區，形成了三級排澇模式。近年來，隨著太湖流域防洪除澇工程不斷完善、城市建設聚焦郊區、區域開發不斷深入，莊行地區身受北側黃浦江水位抬升之勢的威脅，和內部河道水面不斷減少的多重不利因素影響下，圩區的防洪除澇壓力也隨之增加。本文利用圩區、集水區降雨徑流及排澇模型通過計算復核分析莊行地區現狀圩區的除澇能力，提出圩區規劃設想，分析圩區預降能力、抗風險能力，為該地區的圩區建設提出建議。

2 現狀圩區分布與除澇泵站情況

莊行地區的九個圩區全部分布在黃浦江以南，南竹港以西，龍泉港以東。經過多年運行維護，結合地區農田及河道分布，圩區布局已基本穩定，以浦南運河為界，以北有六個，分別是新光圩區、耀光圩區、浦秀圩區、張塘圩區、光明圩區和張云圩區;以南有三個，分別為煙墩圩區、新苑圩區和柴塘圩區。

9座圩區共有水閘60座，排澇泵站28座，配備水泵電動機58臺套，總流量84．46m3/s，圩區服務面積約38．12km2。現狀圩區情況及水利工程布局分別見表1、圖1。

表1 莊行地區現狀圩區情況表

3 圩區最低控制水位及最高控制水位

莊行地區各圩區的常水位在2．5～2．8m。結合各圩區不同的地面高程情況、河道常水位以及各圩區日常的調度管理經驗，本著尊重現實，因地制宜的原則，本次研究將9個圩區的河道預降最低控制水位設為1．8m，除澇最高控制水位要求分為2．8m～3．5m共5種情況，主要圩區相關情況見表2。

圖1 莊行地區圩區及水利工程布局圖

4 圩區現狀除澇能力復核分析

這里所指的除澇能力復核分析是在規劃20年一遇除澇標準下，達到規劃河面率情況下，對圩區除澇泵站流量進行復核計算。各圩區常水位普遍在2．5～2．8m，按表2所示圩區除澇預降水位及最高控制水位，假設所有澇水歸漕，都匯集至圩內河道，當達到預設的最高控制水位時，理論裝機流量若大于現狀流量，則現有除澇泵站的除澇能力所能控制的最高水位超過了規劃最高控制水位，不能滿足圩區雨水自流排水的要求，即圩區泵站流量復核結果為不達標。

分別以浦南運河以北的耀光圩區和浦南運河以南的新苑圩區為例。耀光圩區位于黃浦江南側、巨潮港以東、南沙港以西、肖塘港以北，面積5．22km2，圩內地面高程在 3．7m ～3．9m 之間。當規劃圩區內河面率達4．67%，雨前預降水位至1．8m，在現有泵站流量9．5m3/s條件下，圩內最高水位可控制在3．4m以內，滿足該圩區的除澇最高水位控制要求，泵站流量復核達標。新苑圩區位于浦南運河南側、冷涇以西、團結河以東、高麻涇以北，面積 3．23km2，圩內地面高程 3．4m ～3．7m，當規劃圩區內河面率達 4．4%，雨前預降水位1．8m，泵站流量達6．5m3/s時，圩內最高水位可控制在 3．2m，而目前新苑圩區現狀泵站流量為5．56m3/s，該圩區現有除澇能力不達標，圩區除澇存在安全隱患。

根據本次計算對所有圩區的分析結果，在預設工況條件下，張云圩區和新苑圩區不滿足除澇要求，圩區泵站流量復核結果為不達標。

5 圩區除澇規劃

5.1 圩區布局調整

本次研究在圩區布局的調整上，主要結合上位水利規劃、圩區現狀及周邊情況等因素，將光明圩區、煙墩圩區范圍進行調整。

在奉賢區水利規劃中，千步涇被定位為骨干引水通道，使得這一光明圩區的部分圩內河道將被破圩，打通，因此原光明圩區以千步涇為界分為東西兩個圩區，即姚涇圩區和新的光明圩區。姚涇圩區位于千步涇以西、區界以東以南、浦南運河以北，面積2．9km2;新的光明圩區位于友誼河南側、巨潮港以西、千步涇以東、浦南運河以北，面積7．36km2。浦南運河以南的煙墩圩區，原東側邊界為鴨梅港—孫家港，圩區內河北新河一直向東通往現有道路，鴨梅港以東與道路之間所夾地塊現狀排水最終也通過鴨梅港水閘排入外河，本次研究將該所夾地塊一并納入煙墩圩區范圍，調整后的煙墩圩區位于顧月塘南側、孫家港以西、區界以東、工農二號河以北，面積3．25km2。調整后的圩區由9個增加到10個圩區，面積合計37．77km2，圩內規劃河面積 215．9ha，圩內平均規劃河面率 5．43%。

5.2 排澇泵站規模

排澇泵站規模與各圩區河面率大小、下墊面組成、地面高程及水位控制條件有密切的關系。圩內河面率高，地面高程高、調蓄庫容大，除澇動力可小。反之，配置除澇動力要大。本次研究在泵站規模的確定上主要根據圩區除澇流量計算結果，對于不滿足要求的張云和新苑圩區，各增加1m3/s流量，其余滿足要求的圩區其規劃除澇流量既為現狀流量。經計算各圩區泵站裝機總流量為86．2m3/s，主要圩區情況詳見表2，典型圩區規劃水位降雨過程見圖2。

5.3 預降能力分析

雨前預降，是確保圩區除澇安全的必要手段，在暴雨來臨前預降圩內水位，可騰出庫容。預降能力主要分析圩區在規劃排澇泵站配置到位后，在暴雨來臨前，圩區水位從常水位降至最低控制水位所需的時間。本次研究對從2．5m和2．8m開始起降均作了分析。從表2可以看出，從2．5m開始預降時，預降所需時間在2～10小時，從2．8m開始預降時，預降所需時間在3～15小時，平均增加了1～5小時，可見配合預報，留足時間，做好預降對除澇工作的影響十分明顯。各圩區預降所需時間見表3。

圖2 典型圩區除澇水位過程線

表2 圩區泵站裝機總流量規劃表

表3 各圩區在規劃除澇泵站下預降到1.8m所需時間表

5.4 抗風險分析

設定不同的工況組合，或增加降雨量，或提高最大小時降雨強度，或抬高圩區內起調水位等工況下，研究圩區最高水位的變化，以驗證圩區除澇的抗風險能力。

本次抗風險分析中工況為三個組合:(1)最大24小時面雨量不變，其中最大1小時降雨強度調整為2年一遇44．3mm;(2)將24小時標準暴雨增加15%，即24小時雨量為230．23mm;(3)考慮天氣預報不準及管理疏忽等因素，圩內起調水位抬高到2．2m。經過對這三種工況分別進行風險分析可知:(1)在按規劃要求進行預降時，即便遭遇小時降雨強度增大的工況一，圩區泵站流量強力抽排，各圩區可以做到基本不出險;(2)當發生超標準暴雨時，由于24小時降雨量增加，即便預降到位，個別圩區仍會出險;(3)若雨前預降不到位，即使在發生規劃標準降雨時，少部分圩區仍將會出現險情，可見雨前預降工作十分重要。

6 結語

(1)通過計算分析可知，莊行現狀9個圩區的排澇泵站規模，除張云和新苑圩區外，大部分圩區基本滿足規劃標準要求。

(2)提出圩區布局規劃設想，莊行地區由現狀9個圩區調整成10個，根據各圩區規劃水系、地形、控制水位等情況，經計算各圩區泵站裝機總流量為86．2m3/s。

(3)在暴雨來臨前，圩區水位從常水位降至最低控制水位的預降時間在2～15小時，需引起管理部門尤其是水閘泵站工程調度單位的高度重視，密切關注天氣預報，及時預降。

(4)完善圩區防洪除澇設施，大力疏浚內部河道，嚴格保護并恢復圩內水面率。加強圩區在汛期的合理調度，根據圩區的特點，合理確定圩區最低控制水位和最高控制水位，在汛期或臺風來臨前，按防洪預案適當預降圩區內河水位，減輕洪澇災害。