第３期 广东水利水电 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＷＡＴＥｔＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ Ｎ０．３ Ｍａｒ．２０１３ ２０１３年３月 感潮网河涝区排涝规划分析计算方法与实例探讨术 陈 立 （华南Ｘ－Ｙ－大学水利水电工程系，广东广州５１０６４０） 摘要：分析了感潮地区的排涝类型和排涝方案，研究分析了涝区排水过程受外潮位影响，利用闸门联围抢排下的排涝 计算思路，并由实例进行应用探讨。对多闸联围抢排和闸泵联排下的涝区淹没进行了方案比较，从而为涝区排涝规划提 供依据。 关键词：排涝；感潮网河；多闸联围抢排；闸泵联排 中图分类号：ＴＶ１３５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０１１２（２０１３）０３—０００４一ｏ４ 感潮地区的排涝与内陆地区的排涝最大的差别在 于受到外潮位的影响需要利用闸门控制，使得涝区水 往是陆地高程介于低潮位和高潮位之间的，对于地面 高程高于高潮位，或是低于低潮位的涝区，实施完全 自排和完全泵排方案，考虑潮位的意义不大。 位高于外海水位时开闸泄洪，涝区水位低于外海水位 时关闸滞洪，这种调度方式与遭遇洪峰的沿江城市排 对于潮位直接影响的感潮地区，目前排涝计算的 方法主要有排峰法，调蓄演算法和非恒定流计算法。 涝有一定的相似性，但前者的周期性更强，且对于整 体排涝方案的选择的影响也更为举足轻重。 １ 感潮地区排涝方案制定的原则 沿海感潮地区排涝遵循的原则可以归纳为以下 几点： 一其中调蓄演算法适用前提条件在于不计入沿程流 速变化、动态库容的影响，以及洪水入涌至排水设施 之间的行洪时间，即将闸前作为一个流段来考虑 １ Ｊ。 调蓄演算法的算法在于联解水量平衡方程和水闸 过流方程（以双闸门调度为例）： １）水量平衡方程 人是充分挖掘涝区的调蓄能力，通过河道断面施 测等获得涝区的静涌容曲线，然后结合水力学与当地 汇水河网实际情况对静涌容曲线进行修正得到更能反 映涝区调蓄实际能力的动涌容曲线和水面线，在获得 涌容关系的基础上进行高潮滞洪、低潮泄洪的调度。 Ａｔ一 ｆ—Ｑ Ａｔ： —Ｖ。（１） 式中 Ａｔ为计算时段，单位为Ｓ；为时段Ａｔ内的人 涌平均流量，单位为ｍ ／ｓ；Ｑ闸排 、Ｑ闸排：、分别为△ 二是鉴于网河区普遍采用的多闸联围，排涝应分 别考虑各闸的外潮位和工作特性，做到联动调度，最 时段始、末所有外排水闸的排水流量，单位为１１１ ／ｓ； Ｑ抽排为时段Ａｔ内泵站平均抽水流量，单位为ｍ３／ｓ； 、 大化降低涝区淹没历时与水面覆盖率，减少涝灾与 损失。 分别为时段△￡始、末的涝区涌容，单位为Ｉｌｌ 。 ２）水闸泄流 三是尽可能采用单纯依靠闸门调度抢排来实现排 涝，当闸门抢排无法达到排涝要求时，再考虑设置辅 助的泵排，而且对泵排方案包括泵排流量和布置地点 —每个水闸的泄流能力根据《水闸设计规范》ＳＬ２６５ ２００１附录Ａ．０．１规定的水力计算公式计算： Ｑ ＝８ｅｍＢ０￣／２ｇ “ （２） 等要进行严格的经济可行性研究，力求降低泵排容量 和运行成本。 ２排涝计算方法和分析思路 式中 为计入行近流速水头的堰上水深，单位为 ＩＩ１；６为闸前闸后的淹没系数，取决于堰前水深与堰后 对于感潮地区，需要结合潮位进行排涝分析的往 收稿日期：２０１２—１２—２２；修回日期：２０１３—０２—０７ 水深比值； 为闸的侧收缩系数；ｍ为过闸流量系数； 作者简介：陈立（１９９０一），男，本科，现就读于华南理工大学水利水电工程系。 基金项目：本项目得到２０１１年度广东省大学生创新性实验项目（１０５６１１１０２４）和华南理工大学２０１０—２０１１年度华南理 工大学学生研究计划（ＳＲＰ）项目的支持。 ・ ・ 一 ∞．［Ⅲ一＼捌 ２０１３年３月 第３期 ６ ５ ４ 陈３ 立：感潮网河涝区排涝规划分析计算方法与实例探讨 ２ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１３ ㈣ ㈣ ㈣ ｏ 程得到峰峰对应下闸门抢排的闸门调度过程如图６所 示（部分典型调度时段，时段间隔取为１ｈ），对于调度 流量为零的时段即为关闸滞洪时段。 一磨 门闸门 泄流最（ｍ ） 一前…闸门 泄流量（ｍ ／ｓ） ２ ５ ８ Ｉｌ ｌ４ ｌ７ ２０ ２３ ２６ ２９ ３２ ３５ ３８ 时段ｍ 图６闸门泄流过程（闸门抢排） 涝区的水深过程与磨刀门、前山潮位过程如图７ ＿ Ⅲｒ蠢曩 ：ｊｌ ｛ｉ｝ ■＿∥ ｌ立 ５一 Ｏ ５ Ｏ ５ ０ ５ ０ ５ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ ０ ｉ；－ 时段，ｈ 图７涝区水位与外潮位过程（闸门抢排） 由计算结果得到，以ｌｍ为控制淹没水深的淹没 历时为６ｈ，闸前最高水深为２．４７ｍ。 ３．３．２闸泵联排 闸泵联排是在闸门抢排的基础上设置一定流量的 抽水泵，在降雨过程开始时即投入运行，抽低河涌水 位，腾空涌容，以作蓄洪使用，在初步规划时可以选 择几个不同的泵排流量，经过闸泵联排的排涝过程分 析，得到设置泵排对涝区排涝的作用包括缩短淹没历 时，降低水面覆盖率，最终结合涝区排涝要求与设泵 经济效益分析，进行多方案比较。 选定泵排方案后的排涝核算则需要以水泵具体参 数为依据。 在算法上依旧采用ｅｘｃｅｌ算表结合ＶＢ编程计算， 得到设置４００ｍ ／ｓ泵排流量，泵站最低运行水位为 一１．Ｏｍ下的闸泵联排调度过程如图８所示。其中闸门 泄流量为零的时段为关闸滞洪时段，当涝区水位逐渐 降低至泵站最低工作水位后，泵排流量减小。 此种闸泵联排工况下的涝区水深与磨刀门和前山 潮位过程如图９所示。 由计算结果得到，涝区控制水深为ｌｍ的淹没历 时为４ｈ，闸前最高水深为２．２９１ｉｎ。 ｌ 一麝 Ｊ门闸门 泄流量ｆｍ ／ｓ） ｌ 一前『ＩＪ闸门 泄流量（ｍ ／ｓ１ 、 一ｊ ｜｜ 泵排流量 ｆｍ ／ｓ１ Ｉ ｌ｜ ，｜｜ ３ ６ ９ ｌ２ ｌ５ ｌ８ ２ｌ ２４ ２７ ３Ｏ ３３ 时段／ｂ 图８闸门泄流与泵排过程（闸泵联排） ２ ５ １．５ 暑 ｌ ∥ 一ＩＩ－磨刀门该时段 平均潮位，ｎ１ ０．５ Ａ＼ ｌ 一前…该时段平 ｌ 均潮位／ｍ ０ ～ｌ —Ｉｌｌ・涝区时段平均 求侥｝ｍ ０．５ Ｗ ２４—２７…３０ ３３ ｌ １．５ 图９涝区水位与外潮位过程（闸泵联排） ３．３．３闸门抢排与闸泵联排比较 本文只考察了峰峰对应下的闸门抢排与设置 ４００ｍ ／ｓ的闸泵联排方案的排涝计算，实际规划过程 还要设置多个泵站流量与错峰下的闸门调度过程，然 后进行多方案比较。 通过比较可以看到设置泵站后涝区淹没历时与闸 前水深均有降低，其中淹没历时降低３３％，最高闸前 水深降低约０．１８ｍ，但排涝设施运行费用相对提高， 这就需要比较设置泵站增加的排涝设施运行费用与涝 区淹没历时与水面覆盖率降低带来的社会效益。在泵 站的设置上就属于水工经济的范畴。 ４结语 本文以实例分析了感潮河网受外潮位影响下的运 用调蓄演算法的排涝计算方法，与方案比较，得到的 结果也适合为涝区排涝规划提供初步依据，选定排涝 方案后得到泵站、水闸的具体参数后可以做进一步的 排涝核算，从而提高计算的准确性，得到精确方案后 还需进行水利经济的效益分析，结合涝区现实的排涝 需要和经济土地条件等，设闸设泵，梳理河网，力求 以最低的排涝投入获得最高的防涝效益。 参考文献： ［１］刘曾美，吴俊校，肖素芬．感潮地区排涝分析计算方法 和思路研究［Ｊ］．人民珠江，２００９（５）：８—１１． ［２］ 刘曾美，陈子粲．区间暴雨和外江洪水位遭遇组合的风 险［Ｊ］．水科学进展，２００９，２０（５）：６１９—６２５． （本文责任编辑马克俊） ・７・