浅谈台风期间的城镇排涝泵站调度

浅谈台风期间的城镇排涝泵站调度

金春明¹,,戴琳²

¹梨洲街道办事处  浙江省余姚市  315400；

      ²余姚市自然资源和规划局  浙江省余姚市  315400

摘要

城镇防洪排涝安全是地区稳定发展的重要保障，在沿海台风影响地区，城镇洪涝情势更加严峻。本文以2021年“烟花”台风影响期间的浙江省余姚市梨洲街道排涝泵站调度为例，分析了台风过程的水位变化，确定了不同时段的控制流量，提出了优化的区域排涝泵站调度方案，可为以后相似案例泵站调度提供参考。

引言

随着我国城市化进程不断加快，城镇防洪排涝标准低、洪涝工程建设滞后、排水能力不足、应急处置能力薄弱等问题愈发凸显。城镇防洪排涝安全是地区稳定发展的重要保障，在沿海台风影响地区，城镇洪涝情势更加严峻[1,2]。城镇排涝泵站调度及优化对有效预防洪涝灾害、减小洪涝损失意义重大，以往的泵站调度研究多集中于多机组单一泵站运行方案优化或梯级泵站群调度优化[3-5]。在台风影响的地区，泵站调度过程中由于没有统一的原则和依据，容易引起混乱，而对此相关的排涝泵站调度实践却相对较少。本文以2021年“烟花”台风期间浙江省余姚市梨洲街道的排涝泵站调度实践为例，研究台风期间水利工程排涝泵站调度的优化运行方案，可为类似案例提供可行参考。

1区域排涝现状

根据梨洲街道地貌，以杭甬高速公路和甬梁公路为界可分2片，此线以南为山区片，面积78.32 km2，此线以北为平原片，面积32.28km2。平原片基本采用围圩电排，以中山河为界，西侧为余姚经济开发区，防洪排涝由其管理；东侧包括部分城区和行政村，排涝泵站分为市政泵站和水利泵站，本文主要探讨平原片东侧区域水利泵站的调度方案。

根据梨洲街道平原片河网分布及水利设施布局，梨洲街道现有水利泵站19座，设计排涝流量55.52m3/s，具体泵站基本情况和分布见表1所示。

表1  梨洲街道水利排涝泵站汇总表

根据《余姚市姚江沿线排涝泵站管控方案（试行）》，区域排涝泵站调度依据为：

（1）当姚江干流余姚站水位超过警戒水位2.10m，且水位持续上涨时，姚江沿线的相关乡镇街道、经济开发区需做好有关准备工作，随时做好按余姚市防指的指令对排涝泵站进行管控的有关准备工作。

（2）当姚江干流余姚站水位超过保证水位2.60m，且水位持续上涨时,按排涝泵站优先级进行限定流量管控。

（3）当姚江余姚站水位上涨至2.93m，且水位仍会持续上涨，或有其他紧急情况时，根据需要采用所有排涝泵站统一关闭的管控方案。

2主要参数分析与确定

2.1“烟花”台风过程分析

“烟花”台风降雨从2021年7月22日开始，至23日3:00雨量加大。姚江水位在7月24日12：55到达警戒水位2.10m，25日2:50到达保证水位2.60m。市防指发布紧急通知，要求3:30启动限定流量管控，其中梨洲街道限定流量不超过41m3/s；25日5：45，姚江水位达到2.93m，市防指再次下发紧急通知要求6:30启动统一管控，泵站全线关停。各时段各区块的水位统计见表2所示。

表2  管控期各区块不同时段水位统计

“烟花台风”期间过程雨量430mm，最大三日雨量351.5mm，超过20年一遇雨量；限定流量管控期降雨量44mm，全面管控期降水量276mm。

2.2特征水位确定

预泄水位：当预报有大暴雨时，利用水闸泵站降低内河水位，增加调蓄空间。经分析烟花台风管控开始前河道最低水位0.76～1.66m，结合泵站最低起排水位设计工况，一般排至常水位以下0.5m左右，梨洲街道常水位1.43m，即预泄水位一般可低于0.93m。

限排水位：限定排水期由于需照顾外江水位不致上升过快，需设置一个最低限排水位，根据以往经验采用常水位降低0.3m，即1.13m。

危险水位：为保证村庄道路通行和民房、厂房不受淹，确定一个区域危险水位。当高于此水位，可在监控平台红色数字闪烁，以引起关注。水位确定暂参照万分之一地形图中道路高程，其中古路头片3.0m、双桥片2.8m、竹山片2.1m、东片西区2.5m及东片东区2.5m。

2.3控制流量确定

梨洲街道现有排涝总流量55.52m3/s，限制管控期要求限定流量不超过41m3/s，实际平均排涝流量30.6m

3/s，占总排涝流量的55.1%。该时段结束后姚江水位达到3.02m，而内河水位在0.9m～1.62m，效果明显。故本文的优化调度方案限定流量暂按50%左右计算，限制管控期各片排涝流量见表3所示。

表3  限制管控期各片排涝流量

统一管控期按规定应全面关闭水泵，但实际操作中各地压力较大，特别是双桥片和东片西区，经统计，在统一管控期，区域内仍有17座泵站开启，总排水量922.6万m3，平均排涝流量25.9m3/s，各片区统一管控期运行情况统计见表4所示。通过表中数据可以看出，古路头片和竹山片烟花台风期间最高水位与道路高程基本相同，受淹时间也较短，双桥片受淹水深最大，且时间最多；受外江水倒灌影响，东片西区、东区排水量明显大于区域降水量。因而，为避免统一管控期区域内造成严重受淹，建议应预留一定机动流量进行调节。

表4  统一管控期各片区运行情况统计

本文泵站调度方案优化研究主要考虑区域现状工况下，在尽量减少排涝流量、保证外江堤防安全的前提下，确保圩区内重要设施和村庄不受淹，减少经济损失和社会影响。为获取合理的最小排涝流量，本文分析各区域现状水利设施、河网布置及下垫面不同工况，在考虑河网蓄水调蓄能力的情况下，将农田和道路之间的空间作为调蓄空间，以道路标高作为最高控制水位进行调节计算。根据水量平衡原理用试算法进行调洪计算，得到不同流量下的最高水位情况，计算成果见表5所示。根据计算成果，区域内需预留21.8m3/s排涝流量作为机动进行调节。

表5  统一管控期各片区泵站流量计算表

3优化调度方案

根据以上分析和区域排涝特点，可分为四个时期制定排涝泵站的调度方案。

（1）暴雨前

当预报有大暴雨时，对内河进行预排，当外江水位小于内河水位，开启水闸排水，当外江水位大于内河水位，关闭水闸，开启泵站强排。预排水位一般低于0.93m，具体根据内河岸线安全和水泵运行工况调整。当暴雨来临，内河水位上升，此时外江水位一般高于内河水位，开启泵站。

（2）限定管控期

控制限定管控期排涝总流量28m3/s，过程中需根据内河水位变化情况动态调整开启泵站，内河限排水位不得低于1.13m。

（3）统一管控期

申请预留排涝泵流量22m3/s作为机动，当出现超标准洪水，即水位出现高于危险水位时，按区域排涝的优先级分配，双桥片＞东片西区＞古路头片＞竹山片＞东片东区，保证排涝总流量不超过22m3/s。

（4）管控结束后

检查泵房是否进水，确保机电设备安全；查看内外河道水位，若内河仍处于高水位（常水位以上），并低于外江水位，按水泵操作规程开启水泵排涝。

4结语

2021年“烟花”台风影响期间，浙江省余姚市梨洲街道排涝泵站按不同时段进行了调度，即保证了外江堤防安全，亦有效降低了圩区内水位，但梨洲街道内仍有部分低洼地段受淹。基于此，本文对台风影响期的排涝泵站优化调度方案进行了研究，通过对台风过程进行分析确定了区域内各片区的特征水位，根据上级调度要求和区域内实际情况，确定了不同时段的控制流量。在此基础上，提出了优化的区域排涝泵站调度方案，可为以后相似案例泵站调度提供参考。

参考文献

[1]钟玉秀,王亦宁.加强城市防洪排涝工作的思考和建议[J].中国水利,2017,0(13):4-6.

[2] 李晓云,蔡浚,羊丹.台风“烟花”影响期间上海市水闸泵站运行调度分析[J].中国水利,2021(23):74-76.

[3] 刘静森,程吉林,龚懿. 城镇圩区排涝泵站群日常运行方案优化[J]. 农业工程学报,2014(17):141-148.

[4] 靳立飞. 浅谈宣城市圩区排涝泵站典型设计方案[J]. 陕西水利,2020(2):129-131.

[5] 金明宇,徐青,陈守伦.大型引水工程梯级水位优化模型研究[J].水电自动化与大坝监测,2004,28(1):67-69