良安截洪沟承泄区水位选取方案分析

□谢柱亮 劳应文

良安截洪沟位于佛山市南海区，是佛山市的主要排涝设施。该沟始建于1961年9月，起于上柏铁路孖渠口，贯穿上柏、下柏、务庄、塱沙四村，经红星一闸后排入佛山水道。良安截洪沟控制集雨面积8.28km2，高水高排。

整治良安截洪沟，关键是确定截洪沟承泄区的设计水位。根据承泄区不同截洪沟出口排水方式分为托排和畅排两种，良安截洪沟的承泄区为佛山水道，属于畅排方式。根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288-99)规定，承泄区设计水位可采用与排水区设计暴雨重现期(10年)相应的洪水位，或与设计排水历时相应的多年平均高水位。下面以良安截洪沟为例，具体分析如何合理选取承泄区的设计水位。

一、出口各种频率洪水位

根据《西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线(试行)》中的有关资料，当沙口发生50年一遇洪水，沙口水闸分洪为300m3/s。良安截洪沟出口位于分洪道佛山水道上游段，推算出口各种频率洪水位，参见表1。

二、多年平均高水位分析

由于良安截洪沟出口没有实际水位观测资料，其上下游也没有水文观测站，只是上游500m沙口水闸有一些近年不完整的观测资料，见表2。

良安截洪沟出口各种频率水位(单位：m 珠基) 表1

近年沙口水闸闸后年最高水位表 表2

三、雨洪遭遇分析

涝区降雨成因主要有峰面雨和台风雨等。由于集雨面积不大，其汇流时间较短，围内一次暴雨洪水过程往往在5～20h以内完成。而外江洪水主要受上游的西北江和沙口水闸以及下游的潮汐组合作用，围内暴雨与外江洪水没有直接的相关关系。

由于进行雨洪遭遇分析需要较为完整的同步实测降雨和外江水位观测资料，而本规划没有相关资料。现通过五斗站观测的数据初步分析如下：五斗水文站外水位五年一遇为2.71m，与沙口水闸5年一遇加区间流量相应，与红星闸水位2.68m相近，可以近似参照执行。

实测五斗站多年日最大降雨以及相应外江水位统计见表3，对其进行频率分析结果见表4。统计分析表明，年最大暴雨遭遇外江水位超过2.0m的5次，占12.8%，平均7.8年出现一次；超过1.5m水位的19次，占48.7%。考虑潮汐的影响，潮峰低于2.5m的洪水，潮谷均可能低于2.0m，有机会开水闸自排。根据表3-6分析结果，考虑雨洪遭遇后5年一遇洪水位为1.89m。

五斗站多年降雨日及相应外水位表 表3

五斗站雨洪遭遇外江实测年最大洪水频率分析表 表4

变差系数计算表 表5

五斗站雨洪遭遇实测各级频率水位表 表6

四、承泄区水位选取

(一)按设计排水历时相应的多年平均高水位2.47m，过闸水头0.15m，截洪沟水面坡降万分之一估算，截洪沟水位在2.83～3.53m之间，要求堤顶高程3.33～4.03m。但实际上有约2.3km的河岸高程在2.7m左右，而且两旁是房屋、道路等，不具备加高堤围的条件，或加堤需要大量的拆迁改道，费用很大不够经济。另外，堤围加高后，右岸部分雨水无法自排入沟，需要设泵站排水，也不经济。

(二)从概率理论分析，围内暴雨与外江洪水属于基本不相关关系，根据概率组合原理P(A×B)=P(A)×P(B)，通过分别计算截洪沟降雨频率和截洪沟出口洪水频率，再根据独立事件概率相乘组合，推求雨洪遭遇频率。在前述计算中，采用的是围内10年一遇24h 暴雨组合外江多年平均高水位2.47m，按概率组合原理P(A×B)=P(A)×P(B)＝10×2＝20，相当于雨洪遭遇20年一遇，再考虑潮汐的影响，足见采用2.47m承泄水位是偏高的。

(三)2006年良安截洪沟的3次暴雨遭遇，其实测平均最高外江水位1.76m，与考虑雨洪遭遇的5年一遇外江水位1.89m接近。

六、结语

综合上述计算结果可知：

(一)承泄区水位按多年平均高水位2.47m计算时，截洪沟两岸加高的工程量和征地拆迁费用很大；而采用2006年3次特大暴雨对应的外江3日平均水位1.76m，则截洪沟工程量相对较少，也与雨洪遭遇5年一遇外江洪水位1.89m相近。

(二)红星闸外江主要受潮汐影响，每日均有两次退潮机会，可以抢排涝水。如2006年8月4日外江最高水位为2.44m，但全日平均水位为1.70m，最低水位为1.05m，低于1.70m水位的时间占50%，所以采用雨峰和洪峰相碰是偏于安全的。

(三)根据佛山市中心组团规划，出口的红星闸拟按照10年一遇、24h暴雨一天排干标准建设排水泵站，则在高水位时可以采用电排站抽排。若截洪沟按自排考虑时，可以采用相对较低的承泄区水位，这样可以大大减少截洪沟整治的工程费用。

基于上述分析，承泄区水位可以在雨洪遭遇5年一遇1.89m，2006年3次特大暴雨对应外江3日平均水位1.76m，接近多年平均年最高水位2.47m相应日(2006年8月4日的2.44m)的全日平均水位1.70m三者之间选取。 由于三者相差不大，本规划采用承泄区水位为中间值的2006年3次特大暴雨对应外江3日平均水位1.76m。