辽浑蒲泵站排水流量及特征水位的确定方法

孙文伟

（辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003）

1 概述

台安县辽浑蒲泵站地处辽宁省中部鞍山市台安县境内，辽浑蒲泵站是辽宁省大型泵站之一，是以浑河及其回水支流外辽河、辽台排干为排水河道的大型电力排灌泵站，由三界排水站、湘水排水站、郁坨子排水站、偏养子排水站、头台子排水站、兀拉排水站、窦家排水站、李套子排灌站、张台子排灌站等9 座泵站组成，总装机68 台，总装机功率11 005 kW，设计流量110 m3/s。辽浑蒲涝区总人口10.4 万人，辽浑蒲泵站担负着区域内271.82 km2的排水任务。设计灌溉保证率75%，实际灌溉保证率为48%；设计灌溉面积1.8 万亩，有效灌溉面积0.8 万亩；设计排涝面积24.82 万亩，实际排涝面积24.82万亩；主要受益乡镇有韭菜台镇、高力房镇和黄沙坨镇，年产粮食1.55亿kg，年产值49亿元。

台安县辽浑蒲泵站9 座泵站全部列入《全国大型灌溉排水泵站更新改造规划》进行更新改造。截至目前，其中三界排水站、郁坨子排水站、兀拉排水站、张台子排灌站、湘水排水站和头台子排水站等6座泵站已更新改造完成，本次设计只需对剩余偏养子排水站、李套子排灌站和窦家排水站等3 座泵站进行更新改造设计。

2 工程等级划分及防洪标准

2.1 工程等别

根据《泵站设计规范》（GB5065-2010），辽浑蒲泵站规模为大（2）型，泵站等别为Ⅱ等。

本工程只对偏养子排水站、李套子排灌站和窦家排水站进行更新改造，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）和《泵站设计规范》（GB50265-2010），并结合3 座泵站的设计流量、装机容量和排涝面积（见表1）可知，偏养子排水站主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5 级；李套子排灌站主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5级；窦家排水站主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5 级，临时性建筑物级别为5 级。同时根据《堤防工程设计规范》，泵站穿堤建筑物级别不低于所在堤防等级（见表2），因此偏养子排水站出水池级别为2级；李套子排灌站穿堤涵级别为2级。

表1 辽浑蒲泵站设计流量和装机容量汇总表

2.2 防洪标准

根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）可知，偏养子排水站设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100 年一遇，偏养子排水站出水池设计防洪标准为50 年一遇，校核防洪标准为200 年一遇；李套子排灌站设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为100 年一遇，李套子排灌站穿堤涵设计防洪标准为50 年一遇，校核防洪标准为200 年一遇；窦家排水站设计防洪标准为20 年一遇，校核防洪标准为50年一遇。

根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017）和工程实际情况，偏养子排水站临时工程导流建筑物洪水标准为10年一遇，李套子排灌站临时工程导流建筑物洪水标准为5 年一遇，窦家排水站临时工程导流建筑物洪水标准为5年一遇。

2.3 排涝标准

考虑到工程所在范围的重要性，并根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）和区域实际情况，确定辽浑蒲泵站排涝标准为10年一遇。

3 排水流量确定

3.1 排涝面积复核

根据辽浑蒲泵站安全鉴定中的排涝面积，对比《台安县治涝现状及规划布置图1∶50 000》，各站排涝面积都没有变化。同时通过现场调查询问，水、旱田的面积并无大的变化，基本维持原状。本次排涝面积复核仍按原排涝面积复核其排水流量。

3.2 设计排水流量

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）及辽宁省水利水电勘测设计研究院编制完成的《辽宁省治涝规划报告（含田间配套工程）》，结合我省实际情况，采用10 年一遇24 h 降雨旱作区2 d排除、水稻区3 d降雨3～5 d排除的排涝标准对排涝规模进行复核。

设计排涝历时T取2（3～5）d，计算排涝模数如下：

（1）平原区旱地设计排涝模数计算公式：

式中：Mh为旱地设计排涝模数，m3/（s·km2）；R 为历时为T 的设计暴雨所产生的净雨，mm；T 为涝水排出时间，d。

（2）平原区水田设计排涝模数计算公式：

式中：Ms为水田设计排涝模数，m3/（s·km2）；Rs为水田需要排除的涝水深，mm；PT′为历时为T′的设计暴雨，mm；hs为水田滞蓄水深，mm，我省为30 cm；f 为历时为T 的水田渗漏量，mm，一般采用1.0～2.2 mm/d；E为水田日蒸发量，mm，一般采用4～6 mm。

（3）平原区旱地和水田综合设计排涝模数计算公式：

式中：Mz为综合设计排涝模数，m3/（s·km2）；Ah为旱地面积，km2；As为水田面积，km2。

根据《辽宁省治涝规划报告（含田间配套工程）》，参照浑河右岸涝区辽中涝片10年一遇旱田排水模数0.39 m3/（s·km2）及10 年一遇水田排水模数0.24 m3/（s·km2）计算各泵站设计排水流量。计算成果见表3。

表3 泵站设计排水流量表

由辽浑蒲泵站原设计资料、安全鉴定资料、1∶5万规划图与近期规划设计流量对比可知，近期规划设计流量小于建站时设计流量，经综合考虑，本次设计采用建站时设计流量（见表4）。

表4 辽浑蒲泵站设计流量对比表 m3/s

4 特征水位的确定

4.1 进水池设计运行水位

4.1.1 偏养子排水站进水池设计运行水位

偏养子排水站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取2处地面低洼处，分别位于孙家房身村北侧和引渠渠首（大高村南侧），地面高程分别为4.94 m和5.36 m，引渠长8.90 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位，具体成果见表5。

表5 偏养子排水站设计水位推求表

由表5 可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为2.70 m，经综合考虑，本次改造偏养子排水站进水池设计运行水位为2.70 m。

4.1.2 李套子排灌站进水池设计运行水位

李套子排灌站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取4处地面低洼处，分别位于引渠渠首（大柳树村东侧）、水湾子村北侧、郭印子村东侧和水湾子村南侧，地面高程分别为5.64、4.49、4.79 和4.26 m，引渠长7.55 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位具体成果见表6。

表6 李套子排灌站设计水位推求表

由表6 可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为3.35 m，经综合考虑，本次改造李套子排灌站进水池设计运行水位为3.35 m。

4.1.3 窦家排水站进水池设计运行水位

窦家排水站推求进水池设计水位，选取排涝区内地面低洼处，本设计选取2处地面低洼处，分别位于吴家窝棚村南侧和引渠渠首（西蚂蚱庙村南侧），地面高程分别为5.95 m 和7.58 m，引渠长5.45 km。排水沟按四级布设，起点水位低于地面0.30 m。排水沟过桥损失为0.05 m，农沟比降1/2000，斗沟比降1/3000，支渠比降1/4000，干沟比降1/5000，计算至站前水位，具体成果见表7。

表7 窦家排水站设计水位推求表

由表7 可知，排除涝区涝水推求到站前水位最低为4.76 m，经综合考虑，本次改造窦家排水站进水池设计运行水位为4.65 m。

4.2 进水池最低运行水位

泵站进水池最低运行水位是按排涝区大部分耕地的平均高程减去水、旱田适宜地下水埋深，再减0.20 m，同时考虑水泵运行时要求的最低水位[1～3]，经综合确定排水站最低运行水位（见表8）。

表8 排水站进水池最低运行水位成果表

4.3 进水池最高运行水位

进水池最高运行水位是泵站排涝区允许最高涝水位的要求推算到站前的水位[4～7]，同时考虑到引渠最高水位的要求，具体成果见表9。

表9 排水站进水池最高运行水位成果表 m

4.4 出水池运行水位

出水池运行水位根据泵站实际多年观测水位确定，结果见表10。

表10 泵站出水池运行水位 m

5 结语

台安县辽浑蒲泵站是以浑河及其回水支流外辽河、辽台排干为排水河道的大型电力排灌泵站，必须保障控制区域内的排涝得到有效地解决[8、9]，使其达到设计排涝标准，为当地的经济快速发展提供保障。