排水泵站设计流量优化

可按以下几种情况确定排水泵站的设计流量。

1.产流历时小于排水历时的小面积排水区可按排涝模数法计算

式中：Q为排水设计流量，m3/s；q为设计排涝模数，m3/（s·km2），根据建站后补充资料修正经验公式计算；F为控制排水面积，km2，根据建站后实际面积或考虑今后规划可能发生的变化进行核定。

2.具有一定调蓄容积的小面积圩垸排水区可按平均排除法计算

式中：Q为排水设计流量，m3/s；F为排水区内水稻田面积，km2；F'为排水区内旱地和非耕地面积，km2；P为设计暴雨量，mm；C为旱地和非耕地径流系数；V为调蓄容积，m3；h为水稻田净蓄水深，mm；T为排水历时（天数），d；τ为日开机小时数，一般取20～24h。

3.产流、汇流历时大于排水历时的大面积排水区应根据汇流条件和调蓄容积的大小分别演算

（1）全部自流入湖、无抢排面积的情况。这种情况是圩垸的内湖沟港容积较大，位置较低又较集中，可以调蓄来自全部排水面积上的设计暴雨径流，不存在不经湖泊调蓄需要直接抢排的面积。此时机电排涝设计流量即为排湖流量。在满足一定治涝标准的条件下，排湖流量的大小取决于蓄水容积的大小和允许排湖时间的长短。

排水演算可采用图解法、列表计算法或电算方法，几种计算原理是相同的，下面仅介绍当湖蓄水容积已知的情况下，如何用图解法确定设计排水流量的大小。

图解的步骤如下：首先绘制累积产水深度曲线。各时段产水深度等于各时段降雨深度乘以暴雨径流系数，设计暴雨深度过程线一般采用排涝标准所规定的设计频率（5年一遇～10年一遇）长历时的暴雨总量（如7d～15d～30d），按典型的成涝雨型进行分配求得。将各时段的产水深度逐日累积起来，即可绘出累积产水深度曲线，如图2-1中OABC线。

其次，确定起排水位和相应的起排内湖容积所能调蓄的产水深度U0（mm），即

式中：V0为内湖死水位至起排水位间的调蓄容积，m3；A为总排水面积，km2。(www.xing528.com)

图2-1　累积产水深度曲线

然后在曲线OABC上找出纵坐标等于U0的地方。如图2-1得出D点（如果降雨开始就起排，抽排线应从O点开始作起）。再自D点作不同深度的放射线与累积线相割，取其中一条放射线与OABC线所夹的最大间距（垂距）恰恰等于内湖容积能调蓄的产水深度U（mm）

式中：V有效为内湖起排水位至调蓄水位的调蓄容积，m3。

该射线斜率即为设计排湖流量。从起排时间D至两线的交点C对应的时间T（DT）即为排湖时间（d）。

（2）控湖排田，先排田，后排湖的情况。

1）排田装机容量大于排湖装机容量。这种情况是圩垸利用湖泊蓄积高地涝水，不能入湖的低地涝水先由电排站抢排出外河（称排田），待低地涝水排完后，再将蓄在湖泊的高地涝水提排入外河（称排湖）。如果排田装机大于排湖装机，则排田流量就可作为电排站设计流量。

计算这种情况的电排流量，首先必须确定留湖（河）面积，计算出湖蓄涝容积和高程，并据此划分自流入湖（高排区）面积与抢排（低排区）面积。其具体方法根据地形资料，绘制内湖水位-容积曲线和圩田高程-面积曲线，将圩田高程-面积曲线转换为圩田高程-产水量曲线（计入湖泊本身产水量）。此线与湖泊水位-面积曲线的交点高程即为内湖正常蓄水位，而交点高程以上的面积为自流入湖面积，以下为抢排面积，如图2-2所示。

图2-2　抢排面积和自流入湖面积图解法

这样确定的自流入湖面积，其涝水恰好能滞蓄在内湖中。此时，电排站设计流量仍可按（2-2）式来计算，但排水面积不是全圩区的面积而是抢排面积，式中水田、旱地、河湖、沟港面积也应按抢排区范围进行统计。

2）排湖装机容量大于排田装机容量。当圩垸抢排面积较小，湖泊沟港容积较大，大于控制面积总产水量的80%以上时，排湖装机往往大于排田装机。此时电排站的设计排水流量则取决于经过湖泊调蓄后涝水量的大小。