遼渾蒲泵站排水流量及特征水位的確定方法

孫文偉

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003）

1 概述

臺安縣遼渾蒲泵站地處遼寧省中部鞍山市臺安縣境內，遼渾蒲泵站是遼寧省大型泵站之一，是以渾河及其回水支流外遼河、遼臺排干為排水河道的大型電力排灌泵站，由三界排水站、湘水排水站、郁坨子排水站、偏養子排水站、頭臺子排水站、兀拉排水站、竇家排水站、李套子排灌站、張臺子排灌站等9 座泵站組成，總裝機68 臺，總裝機功率11 005 kW，設計流量110 m3/s。遼渾蒲澇區總人口10.4 萬人，遼渾蒲泵站擔負著區域內271.82 km2的排水任務。設計灌溉保證率75%，實際灌溉保證率為48%；設計灌溉面積1.8 萬畝，有效灌溉面積0.8 萬畝；設計排澇面積24.82 萬畝，實際排澇面積24.82萬畝；主要受益鄉鎮有韭菜臺鎮、高力房鎮和黃沙坨鎮，年產糧食1.55億kg，年產值49億元。

臺安縣遼渾蒲泵站9 座泵站全部列入《全國大型灌溉排水泵站更新改造規劃》進行更新改造。截至目前，其中三界排水站、郁坨子排水站、兀拉排水站、張臺子排灌站、湘水排水站和頭臺子排水站等6座泵站已更新改造完成，本次設計只需對剩余偏養子排水站、李套子排灌站和竇家排水站等3 座泵站進行更新改造設計。

2 工程等級劃分及防洪標準

2.1 工程等別

根據《泵站設計規范》（GB5065-2010），遼渾蒲泵站規模為大（2）型，泵站等別為Ⅱ等。

本工程只對偏養子排水站、李套子排灌站和竇家排水站進行更新改造，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）和《泵站設計規范》（GB50265-2010），并結合3 座泵站的設計流量、裝機容量和排澇面積（見表1）可知，偏養子排水站主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5 級；李套子排灌站主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5級；竇家排水站主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5 級，臨時性建筑物級別為5 級。同時根據《堤防工程設計規范》，泵站穿堤建筑物級別不低于所在堤防等級（見表2），因此偏養子排水站出水池級別為2級；李套子排灌站穿堤涵級別為2級。

表1 遼渾蒲泵站設計流量和裝機容量匯總表

2.2 防洪標準

根據《泵站設計規范》（GB50265-2010）可知，偏養子排水站設計防洪標準為30年一遇，校核防洪標準為100 年一遇，偏養子排水站出水池設計防洪標準為50 年一遇，校核防洪標準為200 年一遇；李套子排灌站設計防洪標準為30年一遇，校核防洪標準為100 年一遇，李套子排灌站穿堤涵設計防洪標準為50 年一遇，校核防洪標準為200 年一遇；竇家排水站設計防洪標準為20 年一遇，校核防洪標準為50年一遇。

根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2017）和工程實際情況，偏養子排水站臨時工程導流建筑物洪水標準為10年一遇，李套子排灌站臨時工程導流建筑物洪水標準為5 年一遇，竇家排水站臨時工程導流建筑物洪水標準為5年一遇。

2.3 排澇標準

考慮到工程所在范圍的重要性，并根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-2018）和區域實際情況，確定遼渾蒲泵站排澇標準為10年一遇。

3 排水流量確定

3.1 排澇面積復核

根據遼渾蒲泵站安全鑒定中的排澇面積，對比《臺安縣治澇現狀及規劃布置圖1∶50 000》，各站排澇面積都沒有變化。同時通過現場調查詢問，水、旱田的面積并無大的變化，基本維持原狀。本次排澇面積復核仍按原排澇面積復核其排水流量。

3.2 設計排水流量

根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-2018）及遼寧省水利水電勘測設計研究院編制完成的《遼寧省治澇規劃報告（含田間配套工程）》，結合我省實際情況，采用10 年一遇24 h 降雨旱作區2 d排除、水稻區3 d降雨3～5 d排除的排澇標準對排澇規模進行復核。

設計排澇歷時T取2（3～5）d，計算排澇模數如下：

（1）平原區旱地設計排澇模數計算公式：

式中：Mh為旱地設計排澇模數，m3/（s·km2）；R 為歷時為T 的設計暴雨所產生的凈雨，mm；T 為澇水排出時間，d。

（2）平原區水田設計排澇模數計算公式：

式中：Ms為水田設計排澇模數，m3/（s·km2）；Rs為水田需要排除的澇水深，mm；PT′為歷時為T′的設計暴雨，mm；hs為水田滯蓄水深，mm，我省為30 cm；f 為歷時為T 的水田滲漏量，mm，一般采用1.0～2.2 mm/d；E為水田日蒸發量，mm，一般采用4～6 mm。

（3）平原區旱地和水田綜合設計排澇模數計算公式：

式中：Mz為綜合設計排澇模數，m3/（s·km2）；Ah為旱地面積，km2；As為水田面積，km2。

根據《遼寧省治澇規劃報告（含田間配套工程）》，參照渾河右岸澇區遼中澇片10年一遇旱田排水模數0.39 m3/（s·km2）及10 年一遇水田排水模數0.24 m3/（s·km2）計算各泵站設計排水流量。計算成果見表3。

表3 泵站設計排水流量表

由遼渾蒲泵站原設計資料、安全鑒定資料、1∶5萬規劃圖與近期規劃設計流量對比可知，近期規劃設計流量小于建站時設計流量，經綜合考慮，本次設計采用建站時設計流量（見表4）。

表4 遼渾蒲泵站設計流量對比表 m3/s

4 特征水位的確定

4.1 進水池設計運行水位

4.1.1 偏養子排水站進水池設計運行水位

偏養子排水站推求進水池設計水位，選取排澇區內地面低洼處，本設計選取2處地面低洼處，分別位于孫家房身村北側和引渠渠首（大高村南側），地面高程分別為4.94 m和5.36 m，引渠長8.90 km。排水溝按四級布設，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位，具體成果見表5。

表5 偏養子排水站設計水位推求表

由表5 可知，排除澇區澇水推求到站前水位最低為2.70 m，經綜合考慮，本次改造偏養子排水站進水池設計運行水位為2.70 m。

4.1.2 李套子排灌站進水池設計運行水位

李套子排灌站推求進水池設計水位，選取排澇區內地面低洼處，本設計選取4處地面低洼處，分別位于引渠渠首（大柳樹村東側）、水灣子村北側、郭印子村東側和水灣子村南側，地面高程分別為5.64、4.49、4.79 和4.26 m，引渠長7.55 km。排水溝按四級布設，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位具體成果見表6。

表6 李套子排灌站設計水位推求表

由表6 可知，排除澇區澇水推求到站前水位最低為3.35 m，經綜合考慮，本次改造李套子排灌站進水池設計運行水位為3.35 m。

4.1.3 竇家排水站進水池設計運行水位

竇家排水站推求進水池設計水位，選取排澇區內地面低洼處，本設計選取2處地面低洼處，分別位于吳家窩棚村南側和引渠渠首（西螞蚱廟村南側），地面高程分別為5.95 m 和7.58 m，引渠長5.45 km。排水溝按四級布設，起點水位低于地面0.30 m。排水溝過橋損失為0.05 m，農溝比降1/2000，斗溝比降1/3000，支渠比降1/4000，干溝比降1/5000，計算至站前水位，具體成果見表7。

表7 竇家排水站設計水位推求表

由表7 可知，排除澇區澇水推求到站前水位最低為4.76 m，經綜合考慮，本次改造竇家排水站進水池設計運行水位為4.65 m。

4.2 進水池最低運行水位

泵站進水池最低運行水位是按排澇區大部分耕地的平均高程減去水、旱田適宜地下水埋深，再減0.20 m，同時考慮水泵運行時要求的最低水位[1～3]，經綜合確定排水站最低運行水位（見表8）。

表8 排水站進水池最低運行水位成果表

4.3 進水池最高運行水位

進水池最高運行水位是泵站排澇區允許最高澇水位的要求推算到站前的水位[4～7]，同時考慮到引渠最高水位的要求，具體成果見表9。

表9 排水站進水池最高運行水位成果表 m

4.4 出水池運行水位

出水池運行水位根據泵站實際多年觀測水位確定，結果見表10。

表10 泵站出水池運行水位 m

5 結語

臺安縣遼渾蒲泵站是以渾河及其回水支流外遼河、遼臺排干為排水河道的大型電力排灌泵站，必須保障控制區域內的排澇得到有效地解決[8、9]，使其達到設計排澇標準，為當地的經濟快速發展提供保障。