浑沙河除险加固设计排涝流量计算分析

侯晓磊

(辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010)

1 概况

墙缝大闸位于辽阳市辽阳县小北河墙缝村，墙缝排干末端，与浑河交汇处，承泄墙缝排干洪水。墙缝排干(又名浑沙河)，是1957年开挖的一条人工河流。历史记载排涝流量108.18 m3/s，全流域面积339.8 km2，河道全长49.6 km。其中辽阳县段长15.2 km，堤距50～80 m，流域面积30.96 km2；灯塔市段长32.0 km，堤距40～50 m，流域面积304.04 km2；苏家屯区段长2.4 km，堤距5 m左右，流域面积4.8 km2。墙缝大闸上游侧堤顶高程为15.59 m(实测高程)，下游侧浑河在墙缝大闸处的50 a一遇设计水位为15.72 m。墙缝大闸建成于1978年，它是涵洞式的水闸，是通过堤岸的建筑物。该闸进口段铺盖分为两段，分别为5.0 m浆砌石结构和7.5 m混凝土结构，进口护坡为浆砌石结构组成。涵洞及闸室全长40.0 m，共4孔，涵洞及闸室全长40.0 m，共4孔，净宽2.8 m，高3.0 m，为铸铁闸门，手动螺杆式LQC-5T型启闭机，出口段包括消力池和海漫，全长72.8 m。墙缝闸建于1978年1月，位于浑沙河入浑河口处，设计排水流量根据《辽宁省水利普查成果》查得，该闸过闸流量为110 m3/s。该河承泄苏家屯红菱、沈旦堡、佟二堡、王家、柳条寨等乡(镇)洪水，本次复核量算浑沙河流域面积为339.8 km2，河道长48 km，墙缝大闸处的50 a一遇设计水位为15.72 m，防洪大堤高程为17.28 m，安全超高1.56 m。

2 设计排涝流量

浑沙河分为辽阳市和沈阳市两部分，总排水面积为339 km2，主要以旱田为主。其中，辽阳市排涝面积为335 km2(辽阳市分辽阳县和灯塔市两部分，机排排涝面积为169.92 km2，自排面积165.08 km2)，沈阳排涝面积为4.8 km2(全部为自排)，排水标准为10 a一遇。

Q=Q机+Q自

(1)

式中：Q为设计洪水流量(m3/s)；Q机为机排设计排水流量(m3/s)；Q自为自排设计洪水流量(m3/s)。

2.1 辽阳市机排排水流量

根据辽阳市水利排灌管理处提供的《辽阳市排水站基本情况表》中内容，浑沙河排水站按排水站的排水能力计算排水流量，排入浑沙河的辽阳县和灯塔市排水站总的排水量为Q涝=59.35 m3/s，排水标准为10 a一遇。基本情况见表1。

表1 浑沙河排水站基本情况表

2.2 辽阳市及沈阳市自排排涝流量

根据《辽宁省治涝规划》，苏家屯区10 a一遇旱田排涝模数=0.55 m3/(s· km2)，苏家屯区20年一遇旱田排涝模数M旱=0.73 m3/(s·km2)；辽阳县及灯塔市10 a一遇旱田排涝模数M旱=0.49 m3/(s· km2)，辽阳县及灯塔市20 a一遇旱田排涝模数M旱=0.67 m3/(s·km2)。浑沙河自排排涝流量见表2、表3和表4。

表2 浑沙河10 a一遇自排排涝流量表

表3 浑沙河20 a一遇自排排涝流量表

表4 墙缝大闸总排涝流量表

2.3 除险加固设计排涝流量计算

设计排水流量计算根据实际调查，墙缝大闸源头苏家屯区的排涝标准为10 a一遇[1]，墙缝大闸流域所在水文分区为Ⅰ2区，为中部平原区，墙缝大闸源头高程为25.8 m，注入地高程为11.4 m，总落差为13.9 m，平均比降只有0.28‰。因此，设计排水流量采用平原区排水模数计算。

由于墙缝闸主要承泄涝区排水，浑沙河分为辽阳市和沈阳市两部分，其总排水面积根据地形图量算取得，总排水面积为339.8 km2(主要以旱田为主)，其中机排面积按各排水站的控制面积计算，辽阳市排涝面积为335 km2，沈阳排水面积4.8 km2。辽阳市分为辽阳县，灯塔市两部分，其中辽阳县和灯塔市段机排排涝面积为169.92 km2，自排(量图)排涝面积165.08 km2，排水标准为10 a一遇。

Q=Q涝+Q洪

(2)

式中：Q为设计洪水流量(m3/s)；Q涝为辽阳地区设计排水流量(m3/s)；Q洪为沈阳地区设计排水流量(m3/s)。

2.3.1 辽阳市机排排水流量

辽阳市水利排灌管理处提供的2009年7月15日的《辽阳市排水站基本情况表》中内容，浑沙河排水站按排水站的排水能力计算排水流量，排入浑沙河的辽阳县和灯塔市排水站总排水量为Q涝=59.35 m3/s，排水标准为10 a一遇。基本情况见表5。

表5 浑沙河排水站基本情况表

2.3.2 辽阳市及沈阳市自排排涝流量

自排涝流量根据《辽宁省治涝规划报告(含田间配套工程)》中的涝区典型涝片排涝模数成果[2-3]。墙缝排干辽阳市段由于大部分位于太子河涝区，因此，本次采用太子河区太子河海城涝片。其中当频率为P=20%，旱田和水田的排水模数分别为0.31和0.20。当频率为P=10%，旱田和水田的排水模数分别为0.49和0.31。当频率为P=5%，旱田和水田的排水模数分别为0.67和0.41。

墙缝排干苏家屯段位于太子河涝区北沙河苏家屯涝片，由于该涝片较太子河海城涝片较远，本次采用临近的浑河左岸涝区白塔堡河涝片。其中当频率为P=20%，旱田排水模数为0.37，水田排水模数为0.16。当频率为P=10%，旱田排水模数为0.55，水田排水模数为0.25。当频率为P=5%，旱田排水模数为0.73，水田排水模数为0.35。由于墙缝排干以旱田为主，本次自排流量计算全部采用旱田排涝模数。排涝流量详见表6和表7。

表6 浑沙河自排排涝流量表

表7 墙缝大闸总排涝流量表

2.3.3 计算流量变化分析

浑沙河属于浑河一级支流，浑河进入沈阳段以后为平原区，且墙缝大闸流域所在水文分区为Ⅰ2区，为中部平原区，并与安全鉴定计算方法一致，因此，设计排水成果利用平原排涝计算方法是合理的，此次排涝流量计算结果与原排水流量110 m3/s对比，此次计算成果与原成果比相差较大，主要由于此次排涝流量计算采用的排水模数增大，原排水模数旱田区采用的是3天降雨3天排除的标准，本次新的排涝模数采用的是24h降雨2天排除的标准。因此，利用新的排涝模数计算墙缝闸全流域总排涝流量较原排水流量增加32%。设计成果是合理的。

综上，墙缝大闸流量计算结果应以本次除险加固设计计算成果为准，计算结果为：排涝标准为10 a一遇排水标准，计算流量为142.88 m3/s。

3 结语

由于墙缝闸主要承泄涝区排水，墙缝排干分为辽阳市和沈阳市两部分，其中辽阳市排涝面积为335 km2，沈阳市排水面积4.8 km2。辽阳市分为辽阳县、灯塔市两部分，其中辽阳县和灯塔市段机排排涝面积为169.92 km2，自排排涝面积165.08 km2，排水标准为10 a一遇，排涝流量为142.88 m3/s。浑沙河属于浑河一级支流，浑河进入沈阳段以后为平原区，且墙缝大闸流域所在水文分区为Ⅰ2区，为中部平原区，并与安全鉴定计算方法一致，因此，设计排水成果利用平原排涝计算方法是合理的。