“平湖法”在广州市番禺区南大围排涝工程设计中的应用（陈松伟,贺顺德,崔鹏,盖永岗）

时间：2022-02-21 15:09:20 浏览量：次

［摘要］针对珠江三角洲地区的地形条件、洪涝特点和潮汐特性，建立了基于水量平衡的“平湖法”计算模型。该模型可以按照初步拟定的水闸规模和泵站规模，根据排涝区不同的外江潮位过程进行调蓄计算，以河涌水位为控制条件，确定出排涝区的排涝工程规模，并对河涌的调蓄能力进行复核。应用该模型对广州番禺南大围排涝区的排涝工程规模进行分析计算，计算的水闸规模和泵站规模是比较合理的。

［关键词］平湖法排涝调蓄计算工程规模广州市番禺区位于珠江三角洲中部网河区，河道属感潮河道，汛期受来自流溪河、北江、西江洪水的影响，又受来自伶仃洋的潮汐作用，洪潮混杂，水流流态复杂。在发生局地大暴雨，并遭遇外江洪潮水位较高时，区内洪涝水无法及时排出，常造成比较严重的洪涝灾害。随着广州市“南拓”战略的实施，番禺区的排涝标准也相应提高，合理的分析计算区内各排涝区的工程规模，显得尤为重要。对于平原区比降较缓的涝区，在计算水闸和泵站规模时，常把排涝区内的河涌等具有调蓄作用的水域作为同等容积的水库湖泊来对待，在水闸开闸引水或排水时，仅引起河网水面水平升降，可忽略水面比降。采用以水量平衡为基本原则的“平湖法”进行调蓄计算，通过反复试算，从而可以确定合理的排涝工程规模。

1 基本原理

珠江三角洲地区河网排涝区内地势平坦，河涌密布，而且各河涌比降较小，分区面积不大，水流流向不定，河涌滞蓄能力较强，可以将排涝区内的河网概化为等容积的湖泊考虑，蓄排演算采用“平湖法”进行。

“平湖法”的基本计算原理为水量平衡法，其河网滞蓄水量计算公式为：

式中：V1，V2—时段初、时段末滞蓄水量（m3）；

Q1，Q2—时段初、时段末涝水流量（m3/s）；

q1，q2—时段初、时段末排水流量（m3/s）；

T—计算时段（h）。

2 计算条件

（1）设计涝水

对于珠江三角洲地区各排涝区的设计涝水，一般采用推理公式法和综合单位线法进行计算，广东省综合单位线法对纳西瞬时单位线方法深入研究分析，汲取国内外经验，结合广东省实际，更适合广东省特点无资料地区的设计涝水计算。

（2）外江水位

外江水位是指排涝区外江的洪潮水位，一般情况下，可以参照排涝区临近的潮位站资料，分别计算多年平均高潮位和多年平均最高潮位，或者进行频率分析，确定不同频率的设计洪潮水位。

（3）闸门参数

闸门是排涝区洪涝水自排的出口之一，设计参数包括闸门宽度和闸底高程，并要考虑是否有航运要求，水闸宽度与河涌宽度相适应，闸底高程与河涌整治后底部高程相适应。

（4）泵站规模

泵站是排涝区洪涝水泵排的出口，设计参数包括泵站的设计抽排流量和扬程，泵站的设计抽排流量与河涌的过流能力相适应。

（5）河涌涌容曲线

河涌涌容曲线是指不同高程时河涌的容积曲线，直接反映了河涌的调蓄能力，也从根本上决定了排涝区的排涝规模，特别是对抽排计算时泵站的设计排涝流量有直接影响。对于现状涌容曲线，量取现状河涌断面，进行涌容曲线计算；对于规划河道，可以根据河道的过流能力分析成果，确定合理的河涌断面，进行涌容曲线计算。

（6）内河洪水与外江水位组合

通过当地暴雨洪水与外江洪潮遭遇分析，当地暴雨洪水的洪峰和外江洪潮的高潮位遭遇属于一般情况，并没有特定的遭遇规律。在内河涌涝水与外江潮位组合方面，本次对以下两组水文组合分别进行调蓄计算。水文组合一：排涝区20 年一遇洪水过程的洪峰，遭遇外江高潮位均值过程，洪峰与潮峰同时遭遇，计算自排情况下的水闸规模；水文组合二：排涝区20 年一遇洪水过程的洪峰，遭遇外江年最高潮位过程，洪峰与潮峰同时遭遇，分析是否有泵排需要，计算泵站流量，并复核水闸规模。

3 平湖法在南大围排涝区的应用

3.1 基本情况

广州市番禺区南大围排涝区位于广州市番禺区洛浦街，区内主要河涌有下北涌、码头涌、新合益涌和思贤滘涌等，外江水道为三枝香水道、深涌水道，河涌与外围水道联接处均设有水闸。排涝范围内主要排涝设施包括位于外江的东码头水闸、下北水闸、西码头水闸、思贤滘水闸和新合益水闸，泵站包括东码头泵站、西码头泵站，洪涝水通过外江水闸和泵站排向三枝香水道和深涌水道。南大围排涝区工程总体布局见图1。

3.2 主要控制条件

（1）排涝标准

根据《广东省防洪（潮）标准和治涝标准（试行）》及广东省人民政府《关于广州市防洪（潮）规划的批复》等，考虑城市功能区划，工程设计标准按使南大围排涝区达到20 年一遇24 小时设计暴雨1 天排完不成灾的排涝标准。

（2）设计涝水

本次采用综合单位线法计算的设计涝水成果，南大围排涝区集水面积3.33km2，20 年一遇设计洪峰流量32.8m3/s，24 小时洪量58.5 万m3，相应的洪峰模数为9.86m3/（s·km2），24 小时洪量径流系数为0.68。

（3）河涌常水位

根据该地区的排涝要求、景观要求、亲水要求和水环境需要，排涝时河涌常水位确定为0.2m，以利于外江低潮时自流抢排。

（4）河涌最高控制水位

南大围排涝区现状地面高程多在0.7～3.6m，低洼地为0.7m及以下，但大部分为鱼塘和苗圃地，居民区多在1.2m 以上，根据《广州市番禺区水系规划》，将南大围排涝区的最高控制水位定为1.3m。

3.3 调蓄计算

调蓄计算时，首先根据排涝工程总体布局，结合工程布置特点，初步拟定水闸规模和泵站规模，通过试算，经分析比较，最终确定满足该地区排涝需求且经济合理的设计规模。水闸的设计规模应与河涌的整治规模相适应，泵站的设计规模应与河涌的过流能力相协调，自排条件下，水闸应通过相应设计排涝标准的洪峰流量，抽排条件下，河涌水位应不超过最高控制水位。南大围排涝区调蓄结果见下表，水位变化图分别见图2 和图3。

4 结论

（1）“平湖法”以水量平衡为原则，具有严格水量平衡的优点，充分考虑了河涌的调蓄作用，对于珠江三角洲地区的排涝计算是非常实用的；

（2）根据“平湖法”进行调蓄计算时，河涌的涌容曲线对排涝工程规模的影响较大，在确定规划河道的涌容曲线时，要考虑到河涌的过流能力，水闸设计规模应与河涌的过流能力相协调；

（3）根据“平湖法”进行调蓄计算时，内河涌的设计涝水和外江洪潮水位的组合对排涝工程的规模影响也较大，在计算时，要根据不同的组合条件进行试算，以确定不利工况条件下的排涝工程规模。

参考文献

［1］雷声隆.感潮河段上水闸水力计算的改进平湖法［J］.武汉水利电力学院学报,1979,(2):20-28.

［2］郭晓萌,罗强,邵东国,王龙.改进平湖法的时间步长对排涝模数的影响探讨［J］.灌溉排水学报,2008,27(6):45-47.

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