上海奉贤庄行地区圩区除涝能力研究

闫 莉

(上海水务规划设计研究院，上海 200232)

1 引言

庄行地区属于上海市水利分片综合治理规划中的“浦东片”，目前大片一线防洪挡潮工程已经基本建成，形成大包围。但庄行地区历来地势低洼，现状地面高程基本在3．0～4．0m(上海吴淞基面，下同)之间，且大部分为3．3～3．6m，为了确保地区防汛除涝安全，从上世纪70年代开始，陆续建成九个圩区，形成了三级排涝模式。近年来，随着太湖流域防洪除涝工程不断完善、城市建设聚焦郊区、区域开发不断深入，庄行地区身受北侧黄浦江水位抬升之势的威胁，和内部河道水面不断减少的多重不利因素影响下，圩区的防洪除涝压力也随之增加。本文利用圩区、集水区降雨径流及排涝模型通过计算复核分析庄行地区现状圩区的除涝能力，提出圩区规划设想，分析圩区预降能力、抗风险能力，为该地区的圩区建设提出建议。

2 现状圩区分布与除涝泵站情况

庄行地区的九个圩区全部分布在黄浦江以南，南竹港以西，龙泉港以东。经过多年运行维护，结合地区农田及河道分布，圩区布局已基本稳定，以浦南运河为界，以北有六个，分别是新光圩区、耀光圩区、浦秀圩区、张塘圩区、光明圩区和张云圩区;以南有三个，分别为烟墩圩区、新苑圩区和柴塘圩区。

9座圩区共有水闸60座，排涝泵站28座，配备水泵电动机58台套，总流量84．46m3/s，圩区服务面积约38．12km2。现状圩区情况及水利工程布局分别见表1、图1。

表1 庄行地区现状圩区情况表

3 圩区最低控制水位及最高控制水位

庄行地区各圩区的常水位在2．5～2．8m。结合各圩区不同的地面高程情况、河道常水位以及各圩区日常的调度管理经验，本着尊重现实，因地制宜的原则，本次研究将9个圩区的河道预降最低控制水位设为1．8m，除涝最高控制水位要求分为2．8m～3．5m共5种情况，主要圩区相关情况见表2。

图1 庄行地区圩区及水利工程布局图

4 圩区现状除涝能力复核分析

这里所指的除涝能力复核分析是在规划20年一遇除涝标准下，达到规划河面率情况下，对圩区除涝泵站流量进行复核计算。各圩区常水位普遍在2．5～2．8m，按表2所示圩区除涝预降水位及最高控制水位，假设所有涝水归漕，都汇集至圩内河道，当达到预设的最高控制水位时，理论装机流量若大于现状流量，则现有除涝泵站的除涝能力所能控制的最高水位超过了规划最高控制水位，不能满足圩区雨水自流排水的要求，即圩区泵站流量复核结果为不达标。

分别以浦南运河以北的耀光圩区和浦南运河以南的新苑圩区为例。耀光圩区位于黄浦江南侧、巨潮港以东、南沙港以西、肖塘港以北，面积5．22km2，圩内地面高程在 3．7m ～3．9m 之间。当规划圩区内河面率达4．67%，雨前预降水位至1．8m，在现有泵站流量9．5m3/s条件下，圩内最高水位可控制在3．4m以内，满足该圩区的除涝最高水位控制要求，泵站流量复核达标。新苑圩区位于浦南运河南侧、冷泾以西、团结河以东、高麻泾以北，面积 3．23km2，圩内地面高程 3．4m ～3．7m，当规划圩区内河面率达 4．4%，雨前预降水位1．8m，泵站流量达6．5m3/s时，圩内最高水位可控制在 3．2m，而目前新苑圩区现状泵站流量为5．56m3/s，该圩区现有除涝能力不达标，圩区除涝存在安全隐患。

根据本次计算对所有圩区的分析结果，在预设工况条件下，张云圩区和新苑圩区不满足除涝要求，圩区泵站流量复核结果为不达标。

5 圩区除涝规划

5.1 圩区布局调整

本次研究在圩区布局的调整上，主要结合上位水利规划、圩区现状及周边情况等因素，将光明圩区、烟墩圩区范围进行调整。

在奉贤区水利规划中，千步泾被定位为骨干引水通道，使得这一光明圩区的部分圩内河道将被破圩，打通，因此原光明圩区以千步泾为界分为东西两个圩区，即姚泾圩区和新的光明圩区。姚泾圩区位于千步泾以西、区界以东以南、浦南运河以北，面积2．9km2;新的光明圩区位于友谊河南侧、巨潮港以西、千步泾以东、浦南运河以北，面积7．36km2。浦南运河以南的烟墩圩区，原东侧边界为鸭梅港—孙家港，圩区内河北新河一直向东通往现有道路，鸭梅港以东与道路之间所夹地块现状排水最终也通过鸭梅港水闸排入外河，本次研究将该所夹地块一并纳入烟墩圩区范围，调整后的烟墩圩区位于顾月塘南侧、孙家港以西、区界以东、工农二号河以北，面积3．25km2。调整后的圩区由9个增加到10个圩区，面积合计37．77km2，圩内规划河面积 215．9ha，圩内平均规划河面率 5．43%。

5.2 排涝泵站规模

排涝泵站规模与各圩区河面率大小、下垫面组成、地面高程及水位控制条件有密切的关系。圩内河面率高，地面高程高、调蓄库容大，除涝动力可小。反之，配置除涝动力要大。本次研究在泵站规模的确定上主要根据圩区除涝流量计算结果，对于不满足要求的张云和新苑圩区，各增加1m3/s流量，其余满足要求的圩区其规划除涝流量既为现状流量。经计算各圩区泵站装机总流量为86．2m3/s，主要圩区情况详见表2，典型圩区规划水位降雨过程见图2。

5.3 预降能力分析

雨前预降，是确保圩区除涝安全的必要手段，在暴雨来临前预降圩内水位，可腾出库容。预降能力主要分析圩区在规划排涝泵站配置到位后，在暴雨来临前，圩区水位从常水位降至最低控制水位所需的时间。本次研究对从2．5m和2．8m开始起降均作了分析。从表2可以看出，从2．5m开始预降时，预降所需时间在2～10小时，从2．8m开始预降时，预降所需时间在3～15小时，平均增加了1～5小时，可见配合预报，留足时间，做好预降对除涝工作的影响十分明显。各圩区预降所需时间见表3。

图2 典型圩区除涝水位过程线

表2 圩区泵站装机总流量规划表

表3 各圩区在规划除涝泵站下预降到1.8m所需时间表

5.4 抗风险分析

设定不同的工况组合，或增加降雨量，或提高最大小时降雨强度，或抬高圩区内起调水位等工况下，研究圩区最高水位的变化，以验证圩区除涝的抗风险能力。

本次抗风险分析中工况为三个组合:(1)最大24小时面雨量不变，其中最大1小时降雨强度调整为2年一遇44．3mm;(2)将24小时标准暴雨增加15%，即24小时雨量为230．23mm;(3)考虑天气预报不准及管理疏忽等因素，圩内起调水位抬高到2．2m。经过对这三种工况分别进行风险分析可知:(1)在按规划要求进行预降时，即便遭遇小时降雨强度增大的工况一，圩区泵站流量强力抽排，各圩区可以做到基本不出险;(2)当发生超标准暴雨时，由于24小时降雨量增加，即便预降到位，个别圩区仍会出险;(3)若雨前预降不到位，即使在发生规划标准降雨时，少部分圩区仍将会出现险情，可见雨前预降工作十分重要。

6 结语

(1)通过计算分析可知，庄行现状9个圩区的排涝泵站规模，除张云和新苑圩区外，大部分圩区基本满足规划标准要求。

(2)提出圩区布局规划设想，庄行地区由现状9个圩区调整成10个，根据各圩区规划水系、地形、控制水位等情况，经计算各圩区泵站装机总流量为86．2m3/s。

(3)在暴雨来临前，圩区水位从常水位降至最低控制水位的预降时间在2～15小时，需引起管理部门尤其是水闸泵站工程调度单位的高度重视，密切关注天气预报，及时预降。

(4)完善圩区防洪除涝设施，大力疏浚内部河道，严格保护并恢复圩内水面率。加强圩区在汛期的合理调度，根据圩区的特点，合理确定圩区最低控制水位和最高控制水位，在汛期或台风来临前，按防洪预案适当预降圩区内河水位，减轻洪涝灾害。