佛山市九江基泵站排涝流量的确定

1 　引　言
　　在佛山市建设广东省第三大城市的过程中，随着城市化、城镇化进程的不断加快，特别是佛山新城区和全市 10 个工业园区的建设，必将导致原有的泵站排涝能力不足，因此，必须通过重建和新建排涝泵站，增加排涝流量，提高防涝减灾能力。笔者结合佛山市九江基泵站工程实例，提出如何确定城市排涝泵站的排涝流量，同时，论述广东省现有排涝标准已不能满足城市排涝要求，宜适当提高。
2 　工程概况
　　佛山市禅城区九江基泵站为 80 年代初建成的排涝泵站，地处禅城区西部（以下简称城西区），原设计排涝流量 8.6m3/s ，装设 3 台 ZLB900 轴流泵，按城市管网及河涌分布，分摊的集雨面积为 8km2 。城西区集雨面积 28.90 km2 ，现有泵站 5 座，设计排涝流量 46.94m3/s 。随着城市化、城镇化进程的不断加快，城西区相当部分的农田已开发成新城区。城市下垫面变化使地表径流加大，原有的农田排涝标准已不适应城市排涝的要求。据调查，在发生大暴雨时，部分低洼街区受淹水深曾达 0.5m 。城西区中原有的泵站急需技改、扩建和重建。按照佛山市政府的安排， 2003 年对九江基泵站进行重建。泵站的排涝流量如何确定，关键是确定泵站的排涝标准。
3 　泵站排涝标准　　　　　　　　　　　
　　目前，广东省水利厅的排涝标准，即为省水利厅粤水电总字 [1995]4 号文中规定的治涝标准：治涝设计标准按涝区十年一遇 24 小时暴雨所产生的迳流量，城镇及菜地按一天排干设计；农田按三天排干设计。
佛山市建设局要求：当区域内发生一年一遇 24 小时时，区内涌、涵水位在 2.00m 以下，即一年一遇不浸，发生十年一遇 24 小时时，允许局部低洼地短暂受淹。
　　因此，泵站排涝标准需分别按上述标准计算后再确定。
4 　排涝流量计算
　　 4.1 　降雨资料及设计雨型
　　根据气象站的统计及河流规划成果：该区域多年平均降雨为 1625.4mm ，最大降雨年 2257mm （ 1961 年），最小降雨年 1076mm （ 1991 年），最大 24 小时降雨量 270.66mm ，十年一遇 24 小时暴雨为 190mm 。
　　根据气象站的雨量记录，按日雨量大于 80mm 的逐时降雨分配进行统计，选用典型年的日雨量分配，典型年以 1975 年 5 月 11 日的雨量 (121.0mm) 计算表明，最大 1 小时降雨 69mm ，最不利降雨集中于 2 小时内，占 87.9% 。同时，根据佛山市暴雨公式可查算出一年一遇与十年一遇短历时暴雨，并根据 24 小时雨量插补五年一遇短历时暴雨，计算成果见表 1 。
短历时暴雨量计算成果表　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 1

频 率	短历时暴雨（ mm ）	24 小时最大降雨量（ mm）
60min	120min	180min
一年一遇	51.4	65.0	73.4	H24=128
五年一遇	67.2	90.2	106.1	H24=163
十年一遇	79.4	109.6	131.4	H24=190

4.2 市政公式估算洪峰流量
　　市政排水采用的降雨量是一年一遇暴雨短历时的暴雨平均值。降雨 资料分析表明，最不利降雨集中于 2 小时内。根据现有城市排水管网规划，九江基片的集雨面积约为 8km2 ，综合径流系数取 0.75 。根据城市水文学公式可估算九江基片的最大雨水流量：
　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　（ 1 ）
式中： Q ――雨水设计流量；
　　　

――径流系数；
　　　 q ――设计暴雨强度；
　　　 F ――汇流面积。
　　根据公式（ 1 ），查佛山市暴雨公式图表，可分别估算出各频率的最大流量，计算成果见表 2 。
　　　　　　 2小时降雨最大流量表
表2

频率	一年一遇	五年一遇	十年一遇
最大流量 (m3/s)	54.18	75.17	91.38

4.3 　排涝流量计算
　　九江基片现有排水涵及渠系中，经估算，在低水位与高水位之间的调蓄涌容约为 16 万 m3 。最长的主河涌距九江基站约 5km 。我们假定将排水管网简化为一个大型调节水池，池内水位大致持平（经计算最大相差约 0.20m ），这种简化导致的误差是可以接受的（本片区控制水位 2.00m ）。
　　由于本区域无实测洪水过程线，亦无实测的汇流时间，因而按市政排水公式方法估算汇流时间。汇流时间由地面径流时间和管段（暗涵、河涌）内流水时间组成。经计算，汇流时间约为 1.5 小时。由于最不利降雨集中于 2 小时内，因此，从控制泵站投资规模考虑，泵站排水时间确定为 3.5 小时。泵站排水流量可按下式计算：
　　　

　　　　 (2)
式中： Q 排 ――泵站排水流量， m3/s ；
　　　 W ―― 2 小时涝区总来水， m3 ；
　　　 V ――河涌调蓄容积， m3 ；
　 　 t ――排水时间，小时。
　　根据上式可分别计算各频率短历时降雨的排水流量，计算成果见表 3 。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 3 　

频　率	2 小时雨量　 (mm)	洪峰流量 (m3/s)	调蓄涌容 ( 万 m3)	总来水量 ( 万 m3)	排涝流量 (m3/s)
一年一遇	65.0	54.18	16	39.00	18.25
五年一遇	90.2	75.17	16	54.12	30.30
十年一遇	109.6	91.38	16	65.76	39.50

　　按省水利厅粤水电总字 [1995]4 号文中规定的治涝标准计算泵站排水流量，即涝区十年一遇 24 小时暴雨 190mm 排干设计，则：
　　 显然，按省水利厅排涝标准低于短历时降雨不受浸标准。

5 　排涝标准的比较
　　根据上述两种排涝标准的排涝流量计算结果，初拟排涝流量，即省厅标准为 14.5 m3/s ，短历时排干标准为 30.5 m3/s ，对九江基片（ 8km2 ）五年一遇 2 小时降雨 3.5 小时排涝的情况进行比较分析，两种排涝标准的排涝比较详见表 4 。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　表4 　

排涝标准	五年一遇2 小时降雨量　　　(万m3)	排涝流量(m3/s)	3.5小时排 水　量 (万m3)	调蓄涌容 ( 万m3)	剩余水量 ( 万m3)	淹没 情况
省厅标准	54.12	14.5	18.27	16.0	19.85	严重
短历时排干标准	54.12	30.5	38.43	16.0	0	没有

6 　排涝标准的选定
　　综合上述分析计算，结合城市发展对排涝提出的新要求，我们认为九江基泵站按五年一遇 2 小时暴雨不受浸的标准设计比较适合，泵站排涝流量为 30.5m3/s 。此项计算成果已经佛山市主管部门审批同意。目前，九江基泵站正进行紧张施工，预计于 2004 年 4 月建成使用。
7 　结　语
　　通过上述工程实例介绍，说明随着佛山市及珠三角城市化、城镇化进程的加快，原有泵站的排涝能力已越来越满足不了城市排涝的要求，急需扩建、新建一批排涝泵站，以提高城市的排涝减灾能力。但是，在省水利厅没颁布新的排涝标准以前，省水利厅现行的排涝标准对城市排涝已显得偏低，宜适当提高。在九江基泵站设计中，我们选用五年一遇 2 小时暴雨不受浸的排涝标准。谨供同行们参考。