严 钰

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

感潮河网地区的河道一方面受到上游来水的影响，另一方面也受到下游潮位的顶托[1]，因此，在进行该区域水利工程规模论证时既要考虑上游的洪水流量，也要考虑下游的潮水位[2]。在以往的工程实践中，常采用内河设计标准下的设计洪水遭遇外海多年平均高潮位，并将洪水的峰值与潮位的峰值相遭遇作为最不利的计算工况，以此为依据来推求工程规模。

本文针对同一设计标准下的不同错峰工况，分别进行调蓄演算，选取最不利工况，以此合理地确定工程规模，保证工程的安全性。

1 研究区概况

厦门市地处我国东南沿海福建省东南部、九龙江入海处，月美池公园位于厦门市集美区杏林街道辖区，总面积约有20.5万m2，是集美地区的大型滨海公园，靠近厦门海域杏林湾；月美池是公园中被人为从杏林湾隔出来的一个海水湖。

月美池上游均为城市用地，水流源短坡降陡，具有汇流速度快，来水暴涨暴落的特性，同时受外海潮水位的顶托影响，使蓄洪池的洪水退落过程较长，流域内涝严重。因此，规划在月美池外排杏林湾处设置强排泵站，以缓解其在遭遇外海潮位顶托时的内涝压力。泵站的规模根据月美池在洪潮遭遇时的调蓄演算进行论证[3]，保证月美池的最高水位得到控制。

2 基础资料

2.1 设计暴雨

月美池流域范围内无雨量站，较近的三社站可作为依据站。位于灌口的三社站有自1966年以来的实测雨量资料，经相关插补得到该站1956年～2007年共计52年的降雨资料。其中1956年～1958年资料采用邻近灌口站资料，1959年～1960年资料采用塘边站资料。

根据三社站年最大1 h、3 h、6 h和24 h暴雨资料进行频率分析，采用P-Ⅲ型频率曲线[4]，离差系数Cs=3.5CV。各时段暴雨频率分布曲线的配线过程在计算机上实现。其中，时段雨量平均值按矩法估计，Cv和Cs的初值按经验频率点与P-Ⅲ型理论曲线绝对离差和最小为准则得出，然后通过目估适当调整确定统计参数。

在各暴雨频率（p）下不同时段暴雨特征值见表1。

表1 各时段年最大雨量设计成果表

2.2 设计洪水

月美池流域集雨面积5.49 km2，汇流总长度约3.5 km，平均比降3.0‰。根据设计暴雨成果和流域特征值资料，采用华东地区特效流域暴雨推求设计洪水法（原水利电力部华东电力规划院公式），按照蓄满产流和推理公式法推求设计洪水，汇流计算公式如下：

式中：QM为地表洪峰流量，m3/s；F为流域面积，km2；Rt为 子时段内净雨量，mm；子为汇流时间，h；J为干流比降；m为汇流参数；L为汇流长度，t为汇流时间。

用华东地区特效流域推理公式法计算得到各频率的设计洪峰流量，如表2所示。

表2 月美池设计洪峰流量 m3/s

根据福建省暴雨洪水概化过程和概化地表流量过程，同时按等腰三角形分配地下洪水过程，叠加即得到设计洪水过程线，见表3。

表3 月美池设计洪水过程（p=2%）

2.3 设计潮位

月美池是圈围杏林湾的部分水域，属于厦门海域，因此，潮水位分析采用厦门高崎潮位站的潮位资料。本工程以国家海洋局东海分局厦门中心海洋站1998年9月24日提供的厦门海域不同重现期的潮水位特征值资料，作为工程设计依据，其潮水位特征值见表4。

表4 高崎潮位站不同频率设计高潮位 m

从工程安全角度出发，排洪设计潮型应选择对工程排洪不利，即高潮位和设计潮位相近，低潮位高、潮差小的潮型。根据以上原则，以潮位观测资料为依据选择潮型并加以修正，从而得到设计潮型，见图1。

图1 设计潮位过程线

3 泵站规模试算

3.1 设计标准

根据保护片区内人口和城市重要性，以及相关设计规范，月美池流域的防洪标准为50 a一遇，调洪演算采用50 a一遇洪水遭遇外海多年平均年最高潮位组合，进行抽水流量试算。

3.2 水位库容曲线

月美池原占地面积约为15.0万m2，受池内红树林限制以及新建五星级酒店（海湾大酒店面积2.5万m2）的影响，月美池实际蓄水面积约为10万m2。其水位库容关系如表5所示。

表5 月美池水位库容关系

月美池设计池底高程为-1.80m，汛前控制水位0.50 m（计算的初始水位），最高内涝水位按2.80m进行控制（排涝工况下，池内水位不超过2.80m）。

3.3 调洪演算

调洪演算依据水量平衡公式：

式中：Q1、Q2为计算时段始末的来水流量；q1、q2为计算时段始末的泄水流量；V1、V2为计算时段始末的河涌蓄水量；Δt为计算时段，取1 h。

月美池靠外侧海堤设1条涵洞，并设置水闸控制水流，在闸门全启的情况下，泄流流量主要受涵洞影响，其过水断面为2孔3.91m（H）×2 m（B）；挡潮闸设置2孔闸门，单孔闸孔净宽为2.0m，闸底板高程-1.8m。当涝片内洪水汇入月美池后，池内水位低于外海潮位时，启用泵排，关闭水闸挡潮；当池内水位高于外海水位时，关闭泵排，开启闸门排水。

以2.80m内涝水位作为控制条件，分别计算潮峰提前1 h、峰峰相遇、潮峰滞后1～4 h等工况所需的泵站规模。经过试算，各工况下所需的排涝流量分别为 11.2m3/s、15.1m3/s、19.0m3/s、24.2m3/s、27.5m3/s、24.0m3/s，其调蓄演算内外水位变化过程见图2。

峰峰相遇工况下试算得到的泵站规模为15.1m3/s，该流量均小于潮峰滞后1 h等工况下所需的泵站规模；潮峰滞后3 h的工况下试算得到的泵站规模为27.5m3/s，为各错峰工况下泵站所需的最大流量。以15.1m3/s作为泵站流量，计算得到潮峰滞后3 h时月美池的池内最高水位为4.14m（见图3），不能满足2.80m的控制水位。

图2 调蓄演算内外水位变化过程

图3 调蓄演算内外水位变化过程（潮峰滞后3 h,泵站规模15.1 m3/s）

根据以上排涝演算成果，选用潮峰滞后3 h的错峰工况作为最不利工况，即通过设置抽排流量27.5m3/s的强排泵站，可在50 a一遇设计洪水遭遇外海多年平均年最高潮位时，将月美池水位控制在2.80m安全控制水位以下，以适应排涝需求，满足月美池工程的整体布置和月美池流域的防洪排涝设计标准。

4 结语

为合理论证月美池排海泵站的规模，本文在50 a一遇设计洪水遭遇外海多年平均年最高潮位的设计标准下，分别计算不同错峰组合工况所需的排涝泵站规模。根据计算，峰峰相遇并非最不利工况，本次工程中的最不利工况为潮峰滞后3 h。因此，在类似感潮河网地区进行水文计算时，不能简单地采用峰峰相遇的工况，需进行不同的错峰遭遇分析计算，以选取洪潮时空最不利工况，保障工程的安全可靠性。