摘要：强排泵站作为感潮河道入海口处排涝水闸顶潮无法外排时的补充排水建筑物，只有当泵站规模与河道规模相互配套时，才能最大限度地发挥其排涝效率。本文利用MIKE11构建了感潮河道一维水动力数学模型，对泵前河道进行优化设计，以期提出泵前河道各要素对强排泵站排涝效果的影响并推荐与口门强排泵站规模相配套的河道规模，对滨海平原泵站工程建设布局及规模初估具有理论与指导意义。
关键词：泵前河道；强排泵站；配套研究；辐射范围
1 研究背景及意义
浙江省滨海平原地势低洼，平原地面高程大多低于平均高潮位。且时常遭遇台风暴雨侵袭，加之沿海平原背山滨海，河道行洪条件先天不足[1]。浙江省滨海平原平原腹地排水距离长、河道坡降小。河道拓浚项目推进难，新增排水通道条件受限[1，2]。因此，设想在河道入海口门处通过布设强排泵站，来解决感潮河道受下游潮汐顶托的不利影响，以及在骨干排水通道上逐级布置接力泵站，人为加大河道流速，增大水力坡降，从而达到提高排涝效率的目的。此种治涝手段目前在浙江省沿海平原有所应用[3，4]，但泵站排涝效果及辐射范围需要进一步研究与探讨。
2 河道各因素对强排泵站的影响分析
2.1 河道宽度对强排泵站效果的影响分析
模拟在入海口处分别设置40m3/s、60 m3/s、80 m3/s规模的强排泵站，研究其与水闸联合调度时对不同宽度河道行洪效率的影响，分析计算成果见表1：
表1 强排泵站配套不同宽度河道计算成果表
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根据上述成果分析得到：泵前出现的最高水位随着河道宽度地增加而相应降低，且泵前高水位持续时长随着宽度地增加而逐渐减少。为了使河道在布置泵站后行洪效果能够达到最优，即要求泵排总历时尽可能短，且由强排泵站排出的水量占总排涝量的比例尽可能大。经综合比选后确定：若泵站的规模为n个排涝流量，对应的泵前最佳河道宽区间为[0.7n，1.3n]米。
2.2 河道糙率对强排泵站效果的影响分析
在对河网水动力模型进行模拟时，糙率是需要率定的关键参数。糙率作为一项综合阻力系数，其反映了河床与两岸护坡对水流行进的阻力影响程度，对模型分析结果具有一定程度的影响。
选取0.025、0.030、0.033、0.035、0.040等5个河道糙率，分析其对各代表断面最高洪水位的影响。成果见图1。
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图1 各糙率方案对应各点最高水位
随着河道糙率逐渐增加，会造成河道雍水，水面比降减小。当糙率选为0.025时，其对应的代表断面流量过程线高低起伏最明显；当糙率选为0.040时，其对应的代表断面流量过程线高低起伏较其余几种方案表现的最不明显，表明糙率值选的越大，所对应的代表断面流量过程曲线越平缓。在距下游入海口约10km左右的地方有一个突变点，各糙率值所对应的断面最高洪水位在突变点之后有较大波动，无明显的规律可循，此类现象的主要原因是因为该段受口门处强排建筑物的影响，从而导致水位过程紊乱，因此，推得强排泵站的有效辐射范围为10km左右。
2.3 河床比降对强排泵站效果的影响分析
本次模拟落差采取1m、1.5m、2m、2.5m、3m分析泵闸联排对河道各代表断面最高洪水位的影响。
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图2 各坡降方案对应各代表断面最高水位
随着河道落差逐步增加，河道洪水位逐渐降低，但降幅在逐步减小，由图2分析可得在距下游入海口约10km左右的地方有一个突变点，各坡降值所对应的断面各洪水位在突变点之后有较大波动，无明显的规律可循，分析产生此类现象的主要原因是因为该段受口门处强排建筑物的影响，从而导致水位过程紊乱。
3 结语
本文通过构建感潮河道一维水动力数学模型对泵前河道进行优化设计，分别得到泵前河道各要素（宽度、糙率、落差）对强排泵站效果的影响，推荐配套口门强排泵站相对应的河道规模，若泵站的规模为n个排涝流量，对应的泵前最佳河道宽为[0.7n，1.3n]米，同时得到典型河道口门强排泵站的有效辐射范围约为10km。
4 致谢
感谢浙江省科技计划项目（2017C33140）对本文的支撑。
参考文献：
[1]朱法君，马俊，涂成杰，贺春雷.对浙江省沿海平原网络化强排布局的思考[J].水利发展研究，2016，（06）：36-40.
[2]郑雄伟，王霞，康瑛，陈志刚，朱琴.丘陵地区城市排水防涝标准及泵站规模探讨[J].给水排水，2016，（11）：21-24.
[3]张浩，潘志军，何勇，章宏伟.复杂河网大型排涝泵站运行方案的优化研究[J].浙江水利科技，2017，（02）：28-33.
[4]金德钢.宁波市中心城区泵站布局方案的改进[J].浙江水利科技，2015，43（01）：74-76+79.
论文作者:唐许能,安贵阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/16
标签：河道论文; 泵站论文; 断面论文; 洪水位论文; 浙江省论文; 平原论文; 规模论文; 《防护工程》2018年第27期论文;