经济贸易的排涝规划

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本文作者：代斌工作单位：上海勘测设计研究院

规划区域面积约为30km2，南临大西洋，北依莱基礁湖。滨海公路将规划区域与大西洋阻隔，由于受国际公约限制规划区排水方向为向北排入莱基礁湖，没有规划与大西洋沟通的排水河道，且滨海公路路面标高约5.00m，因此规划区南部没有防潮问题。规划区北部莱基礁湖汛期水位变幅不大，最高不超过1.00m，与规划条件下排涝的外部水位相同，因此规划区主要问题为排涝问题。尼日利亚能源紧缺，电力供应难以稳定保证，同时，当地对水闸、泵站等控制建筑物的电气、金属结构等设备操作、维护水平有限，当地现有的部分排水泵闸存在设备维护不当无法正常运转及排水期间电力供应无法保证，常有动力缺失停止工作的情况。考虑当地的实际情况及尼方的习惯，在拟定汛期排水方案时不考虑采用强排措施。规划区域现状地势较低，在雨水只能排入莱基礁湖、不能使用泵闸排水的限制条件下，规划采用合理布置水系，同时适当填土抬高地面高程的排涝方案。汛期，涝水通过管渠收集后进入河道，自流排入莱基礁湖。排水期间，河道排水与湖泊蓄水相结合，以河道排水为主。规划水系按照河道排水与湖泊蓄水相结合的规划思想进行布设，同时综合考虑工程施工分期及取土需要、地块综合开发、用地规划等因素。规划布置4纵3横共7条排涝河道，以及5个人工湖泊。规划方案见图2。

水利计算规划区内规划河道、湖泊较多，相互沟通，共同组成了河网水系。在汛期排涝情况下，河道水流受外部莱基礁湖水位、规划区内部涝水综合影响，当涝水暂时不能外排时，会滞蓄在河网中，部分涝水并通过河网的沟通作用，串流至其他排水条件较好的河道外排。采用河网一维非恒定流水力计算推求河道断面水位、流量，描述水流在明渠中运动的一维非恒定流基本方程是SaintVenant方程组［1］，包括质量方程与动量方程:图2排涝规划方案水系布置示意质量方程:Qx+At=q动量方程:Qt+(Q2/A)x+gAZx+gn2|U|QR4/3=0式中t、x分别为时、空变量;Z、Q、U分别为各断面的水位、流量和流速;A、R分别为各断面的过水断面面积、水力半径;q为单位河长的均匀旁侧入流;n为河道糙率系数;g为重力加速度。计算在丹麦国家水力学研究所研制的mike11软件平台上进行。规划区水系共有概化河道28条(段)，布置断面168个，河道断面间距最大不超过500m。共有水位计算节点193个，流量计算节点165个。4.2排涝河湖规模

比选方案排涝河湖规模的拟定，首先根据总体规划确定的框架布局，考虑排水、航运、景观等对河道的需求，初步匡算各河道、湖泊的规模，并以此规模作为基本方案，见表1。以基本方案为基础，考虑各项制约因素对基本方案的工程规模进行缩放组合，得出比选工程规划方案，并进行比选。确定比选方案时主要考虑的制约因素有:①Z1有通航及较高景观要求，河道上段为满足通航要求，不宜在基本方案的基础上缩小规模;下段可适当缩小;②Z4为规划中的主航道，需满足V级航道的通航要求，河道断面不能低于V级航道双向航线的最低要求;③规划河道断面须保证一定的边坡，以满足断面稳定的需要，同时河道应有一定的底宽，以利于水生动植物的生长，维持良好的水生态环境。最终拟定8个工程规划方案参加计算及比选，包括1个基本方案。拟定的工程规划方案见表2。

计算结果及方案推荐根据各工程规划方案计算该方案情况下规划水面率，根据水利计算结果选取河道交汇处、河道与道路平交处等重要控制节点的最高水位作为统计分析对象，计算重要节点的最高水位算术平均值作为河网平均最高水位，选取所有重要节点最高水位中的最大值代表河网最高水位。不同工程规划方案水文分析计算成果见表3及图3。根据计算成果分析:①河网最高水位取决于河道及人工湖的规模。规模增加，河网水面率加大，随之河网蓄水能力或排水能力提高。但是，随着规模的不断加大，最高水位的下降趋势将逐渐减弱，这种情况下意味着可开发的陆地资源的减少与排涝安全保障程度的提高及地面填方投资的减少不成比例，是不经济的。②相同的水面率，不同的工程布置会产生不同的效果。相同水面积情况下，河道水面积大效果好于人工湖面积大。但是，河道规模过大会增加跨河工程建设成本，对地块开发产生线性影响。湖泊作为一个节点，产生负面影响较小。③从排涝角度，方案5～方案8河网最高水位较低，明显优于方案1～方案4，方案7、方案8虽然随着水面率的增加水位下降，但下降幅度不大，土地减少与排涝效益增加不成比例，故以方案5～方案6为推荐备选方案。综合水景观建设、地块开发需要、工程施工进度安排、地面填高土方平衡等因素，最终推荐方案6，即基本规划方案。

河岸标高与场地标高根据推荐方案的水力计算结果，河网最高水位为1.35m，考虑0.50m安全超高，从河道涝水不倒灌地面的角度，河岸最低标高应满足1.85m。场地最低标高还需考虑雨水沟渠排水的要求，方便沟渠布置。以4分析与结论张滩水库原设计洪水位为98.529m，校核洪水位为99.429m。原有的交通桥在“06.7”洪水中被冲毁，原桥底高程为99.429m，桥顶高程为100.229m。根据设计洪水复核以及调洪计算成果，20年一遇洪水最高库水位为98.577m，100年一遇洪水最高库水位为99.331m。按照100年一遇的校核洪水标准，加上0.5m的净空，交通桥桥底高程应为99.831m，桥顶高程应为100.631m。而张滩水库现状闸顶高程为96.429m，交通桥已被冲毁。因此，张滩水库现状闸顶高程不能满足设计要求。根据实测记录，“06.7”洪水张滩水库坝前最高水位达到100.296m，洪水高出原交通桥底0.867m，高出桥顶0.067m，由于洪水漫顶导致交通桥被冲毁。根据“06.7”洪水坝前实测水位分析，本次张滩水库设计洪水复核以及调洪计算分析的成果是合理的。经过复核计算，张滩水库大坝达不到100年一遇的校核洪水标准，应该采取必要的除险加固措施。