南水北調(diào)東線洪澤站特征水位的確定

（江蘇省水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225127)

南水北調(diào)工程是解決我國北方地區(qū)水資源嚴(yán)重短缺的重大戰(zhàn)略性舉措，也是關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的特大型基礎(chǔ)設(shè)施。《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》明確了東線工程利用江蘇省已有的江水北調(diào)工程，逐步擴(kuò)大調(diào)水規(guī)模并向北延伸。同時(shí)提出了工程分三期實(shí)施。南水北調(diào)東線第一期工程，在江蘇省境內(nèi)按照調(diào)蓄湖泊將調(diào)水線路分為長江～洪澤湖、洪澤湖～駱馬湖、駱馬湖～南四湖三個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段都有三級(jí)泵站，直接從長江或湖泊取水的稱為出湖站，從河道抽水入湖的稱為入湖站，建于出湖站和入湖站之間的為河道中間站。洪澤站作為洪澤湖的入湖站，是南水北調(diào)東線多級(jí)提水系統(tǒng)的第三梯級(jí)控制工程，其主要任務(wù)是將站下三河（入江水道）水抽至站上并送至洪澤湖，然后向洪澤湖周邊及以北地區(qū)供水，并結(jié)合寶應(yīng)湖、白馬湖地區(qū)排澇。

1 基本情況

洪澤湖地處江蘇省西北部，蘇北平原中部西側(cè)，是全國五大淡水湖之一。該湖西承淮河、東通黃海、南接長江、北連沂河，承接淮河中上游15.8萬km2的來水[1]。入湖河道除淮干外，還有池河、懷洪新河、新汴河、新老濉河、徐洪河等支流，沿湖地區(qū)還有張福河、黃碼河、安東河、西民便河、仇集大澗、維橋河等區(qū)域性河流，多年平均入湖水量330億m3，其中淮河干流來水量占80%。主要泄洪河道有入江水道、入海水道和淮沭河。洪澤湖正常蓄水位13.0m，最高蓄水位13.5m，設(shè)計(jì)洪水位16.0m，校核洪水位17.0m，死水位11.3m。

作為洪澤湖入湖站的洪澤站位于淮安市洪澤縣蔣壩鎮(zhèn)北約1Km處，介于洪金洞和三河船閘之間，緊靠洪澤湖，氣候溫和濕潤。年平均氣溫為 14.8℃，全年平均最大風(fēng)速為15.3m/s,多為西北風(fēng)或西風(fēng)。年降水量918.7mm，多集中在夏季。冬季有降雪日數(shù)約9天，最大凍土深度為17cm。

2 特征水位的確定

洪澤站工程是南水北調(diào)東線向北調(diào)水結(jié)合排澇的樞紐工程，根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，該站的特征水位包括站上、站下的防洪水位、設(shè)計(jì)水位、最高運(yùn)行水位、最低運(yùn)行水位、平均水位、最高水位。

（1）防洪水位

南水北調(diào)一期工程洪澤站設(shè)計(jì)規(guī)模為 150m3/s，根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，泵站等別為Ⅰ等[2]，主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，相應(yīng)防洪標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)水位100年一遇，校核水位300年一遇。

通過頻率分析，洪澤湖100年一遇洪水位為16.0m、300年一遇洪水位為17.0m。根據(jù)《洪澤湖防洪規(guī)劃》，洪澤湖100年、300年一遇洪水時(shí)，淮河入江水道行洪設(shè)計(jì)流量均為12000 m3/s，以高郵湖設(shè)計(jì)水位9.5m，入江水道行洪12000 m3/s進(jìn)行推水位計(jì)算，推得洪澤站下引河口處水位為14.21m。因此洪澤站防洪水位設(shè)計(jì)、校核水位站下均為14.21m，站上分別為16m、17m。

（2）設(shè)計(jì)水位

設(shè)計(jì)水位是泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程的依據(jù)[3]。作為供水泵站，站下設(shè)計(jì)水位應(yīng)取水源保證率為 95%～97%的日平均水位，站上設(shè)計(jì)水位取與泵站設(shè)計(jì)流量相應(yīng)的水位；作為排澇泵站，站下設(shè)計(jì)水位取最高運(yùn)行水位與最低運(yùn)行水位的均值，站上設(shè)計(jì)水位取汛期平均洪水位。由于洪澤站兼具調(diào)水與排澇作用，并且是洪澤湖入湖站，其站下三河段還有通航要求。根據(jù)1983年京杭運(yùn)河工程續(xù)建時(shí)采用設(shè)計(jì)水位和江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院2001年編報(bào)的《京杭運(yùn)河（徐揚(yáng)段）續(xù)建二期工程可行性研究報(bào)告》分析確定，三河段最低通航水位7.5m。綜合考慮，最終確定洪澤站站下設(shè)計(jì)水位取三河段最低通航水位7.5m，站上設(shè)計(jì)水位取洪澤湖最高蓄水位13.5m。

（3）最高運(yùn)行水位

最高運(yùn)行水位主要用于校核水泵、動(dòng)力機(jī)的工作情況及工程安全。站上最高運(yùn)行水位是泵站正常運(yùn)行的上限水位，站上最高運(yùn)行水位偏高將導(dǎo)致?lián)P程偏大，反之揚(yáng)程偏小。最高運(yùn)行水位確定的偏高或者偏低，都將使得能耗降低，泵站不在高效區(qū)運(yùn)行。

按三河閘閘下不泄洪時(shí)多年月平均水位，站下引河口最高運(yùn)行水位8.0m。站上最高運(yùn)行水位取洪澤湖最高蓄水位13.5m。

（4）最低運(yùn)行水位：

站下最低運(yùn)行水位是確定水泵安裝高程的依據(jù)，如果最低運(yùn)行水位確定偏高，會(huì)引起水泵的汽蝕、振動(dòng)，給工程運(yùn)行造成困難；如果最低運(yùn)行水位確定得太低，又將增大工程量，加大投資[2]。站下最低運(yùn)行水位根據(jù)三河閘閘下非汛期資料分析確定，取 95%～97%對(duì)應(yīng)的水位。因洪澤站站下三河段還具有通航作用，故在泵站設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮通航要求。因此站下最低運(yùn)行水位直接取三河段最低通航水位7.5m。

站上最低運(yùn)行水位決定出水管管口高程，一般取站上歷年最低水位平均值，考慮到運(yùn)行實(shí)際以及洪澤站特殊位置及功能，站上最低運(yùn)行水位取洪澤湖死水位11.3m。

（5）平均水位

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，站下平均水位取與設(shè)計(jì)運(yùn)行水位相同的水位[2]，故站下平均水位為7.5m。站上平均水位取洪澤湖抽水期通過平均流量時(shí)的相應(yīng)水位。考慮南水北調(diào)一期工程以京杭運(yùn)河輸水為主工況，洪澤站抽水入湖 731個(gè)旬，洪澤站平均抽水流量為125m3/s，相應(yīng)抽水期洪澤湖旬平均水位為12.43m，因此站上平均水位取12.43m。

（6）最高水位

站下最高水位是確定泵站電機(jī)層樓板高程或擋水前墻防洪高程的依據(jù)，主要防止排澇區(qū)出現(xiàn)特大暴雨、外河處于高水位，泵站不能運(yùn)行的極端情況[4-8]。排澇河在老三河節(jié)制閘處平地面水位為9.5m，相應(yīng)的洪金地涵上游水位8.0m，推算得洪澤站站下最高水位為7.5m。

站上最高水位決定泵站工程的防洪措施和校核工程的安全[4]。根據(jù)洪水調(diào)度原則，蔣壩水位超過 14.5m以后，洪澤湖周邊滯洪，寶應(yīng)湖地區(qū)澇水不再抽排入洪澤湖，因此洪澤站站上最高水位取14.5m。

洪澤站站上、站下特征水位見表1。

表1 洪澤站站上、站下特征水位表

3 結(jié)論

泵站合理設(shè)計(jì)不僅能減少工程量、節(jié)約投資、縮短工期，還有利于建成后安全、可靠、高效運(yùn)行，提高效益、降低成本、節(jié)約資源。泵站水位分析不是孤立的，其作為泵站合理設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)在明確供水、排水或調(diào)水任務(wù)的前提下，盡可能掌握水源、河道水文形勢，結(jié)合工程運(yùn)行實(shí)際合理確定水泵特征水位值。本文參考《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》并結(jié)合南水北調(diào)運(yùn)行實(shí)際，在設(shè)計(jì)中綜合考慮了洪澤湖調(diào)蓄、寶應(yīng)湖、白馬湖地區(qū)排澇、三河段通航等問題，并且在最高、最低運(yùn)行水位確定時(shí)，還考慮了取現(xiàn)狀運(yùn)行過程中出現(xiàn)的最高、最低水位（95%保證率）來作為泵站的最高、最低運(yùn)行水位，要求水泵工作的范圍較寬，對(duì)選型是偏安全的。

[1]洪國喜,韓國民.洪澤湖入湖、出湖水流泥沙特性分析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2007, 13(4):240-241.

[2]中華人民共和國水利部. GB50265-2010泵站設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．北京：中華計(jì)劃出版社,2011.

[3]李澤青,劉福田,辜兵.懷遠(yuǎn)縣老城區(qū)欄桿橋排澇泵站特征水位分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2010,16(21):154-155.

[4]嚴(yán)登豐.泵站工程[M].北京:中國水利水電出版社,2005.

[5]宋高揚(yáng),黃日軍.基于水動(dòng)力模型的閘站特征水位分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2017(2):35-37.

[6]許晗之.太湖地區(qū)沿江閘站特征水位的確定方法[J].江蘇水利,1998(S1):39-41.

[7]陸銀軍,周偉,明月敏,丁國瑩.基于數(shù)字模擬的閘站結(jié)合布置優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].灌排機(jī)械工程學(xué)報(bào),2014(11):963-967.

[8]薛榮華. 泵站電氣設(shè)備安全運(yùn)行管理和養(yǎng)護(hù)[J].浙江水利水電專科學(xué)校學(xué)報(bào),2010,22(1):12-14.