排涝泵站作为圩区防洪排涝体系的重要组成部分，其规模论证的科学性直接关系到区域防洪排涝能力及灾害损失控制效果。目前，排涝泵站规模论证方法主要包括水量平衡法、等流时法、水动力模型法、平均排除法等[1-3]。这些方法的适用性取决于排涝范围，排水分区划分，排涝标准等因素[4]。合理的规模论证不仅需要基于水文计算，还需结合工程实际需求，以确保泵站抽排能力与区域排涝需求相匹配。九成畈农场位于安徽沿江沿湖圩区，该区域外河和外湖水位较高，汛期涝水难以自然排出，主要依赖泵站进行抽排作业。汛期，九成畈农场易遭受较大涝灾，尤其中心场区城镇等区域受灾严重。为此，通过建设七八排灌新站，以增加抽排规模，提高中心场区等排涝能力，减少涝灾损失。本研究在厘清工程建设的基础上，合理划分排涝范围和排涝分区，确定排涝标准，分析直接抽排中心场区涝水的七八排灌新站规模，为在旧址建设排灌新站，完善九成畈农场排涝体系提供参考。
1 数据与方法
1.1 研究区基本情况
九成安全区东临长江，西、南濒华阳湖，北靠杨湾河（图1），面积73.6 km2，耕地面积4 934 hm2。其中，九成畈农场面积55 km2、耕地面积3 334 hm2。
1.1.1 堤防
九成安全区东面为同马大堤，西、南面受安全区堤防保护，北面受杨湾河右堤保护。杨湾河右堤防洪标准20年一遇，设计堤顶高程17.8 m、堤顶宽度6 m、边坡1∶3；九成安全区堤防级别为2级，设计堤顶高程为蓄洪水位19.17 m加2 m超高，堤顶宽度6 m，边坡1∶3。
1.1.2 泵站
九成安全区属于沿江沿湖圩区，汛期涝水难以自然排除，主要利用泵站抽排。根据项目前期调查，区内排涝泵站共12座，总抽排流量74.3 m3/s，涝水承泄区包括圩黄湖、泊湖、杨湾河。排涝站情况详见表1。
表1 九成安全区排涝站情况 |
| 泵站名称 | 排水出路 | 位置 | 抽排流量/（m3/s） |
|---|---|---|---|
| 合计 | 74.3 | ||
| 五丰北闸站 | 黄湖 | 鹅湾圩 | 1.0 |
| 鹅湾闸站 | 黄湖 | 鹅湾圩 | 2.4 |
| 明星闸站 | 黄湖 | 明星圩 | 6.6 |
| 螺丝嘴闸站 | 黄湖 | 九成畈农场 | 4.5 |
| 黄湖站 | 黄湖 | 九成畈农场 | 12.5 |
| 黄湖4号闸站 | 黄湖 | 九成畈农场 | 16.0 |
| 殷家畈闸站 | 泊湖 | 九成畈农场 | 4.6 |
| 九成站 | 杨湾河 | 九成畈农场 | 14.2 |
| 鲰湖站 | 杨湾河 | 九成畈农场 | 8.4 |
| 胜利圩1站 | 杨湾河 | 胜利圩 | 1.4 |
| 胜利圩2站 | 杨湾河 | 胜利圩 | 1.3 |
| 胜利圩3站 | 杨湾河 | 胜利圩 | 1.4 |
1.1.3 涵闸
九成畈农场周边堤防系统构筑了排水与引水涵闸8座，其中安全区堤防4座，杨湾河堤4座。通过这些涵闸，一方面在外河水位较低时，通过自排机制排除涝水，降低排涝成本；另一方面，在农作物需水灌溉阶段，可引外水入圩。
1.1.4 灌排渠系
九成畈农场圩内沟港交错，排灌渠网较完善，包括排涝主干沟5条，长30.25 km；干沟18条，长30.54 km；支沟10条，长29.60 km。区域内拥有大小配套建筑物150余座，无大型蓄涝区，部分水面与沟塘具备一定的调蓄涝水功能，当前沟塘覆盖率9.6%。
1.2 研究方法
1.2.1 排涝范围
根据圩区地形与现有水利设施分布，划分排涝范围。
1.2.2 排涝标准
考虑九成安全区农业产业发展，望江县杨湾镇余埠村（胜利圩）和宿松县复兴镇王营村（明星圩）紧邻北沿江公路和规划北沿江高速，地理位置优越，发展潜力大，同时衔接已批复工程排涝标准，以及中心场区城镇发展和其他重要部位保护要求，综合分析确定农田排涝标准为10年一遇最大1日暴雨1日排除，城镇排涝标准为20年一遇最大1日暴雨1日排除。
1.2.3 抽排规模
九成排区主要由棉花种植地和水田构成，同时还包括中心场区城镇以及村庄。根据项目调查，九成排区下垫面所占面积见表2。
表2 九成排区下垫面所占面积 (km2) |
| 排片 | 棉花 | 水田 | 旱荒地 | 村庄 | 中心场区 | 沟塘 | 合计 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 合计 | 30.00 | 13.30 | 8.90 | 7.00 | 4.50 | 6.80 | 70.50 |
| 杨湾河片 | 14.10 | 6.20 | 2.20 | 3.30 | 2.60 | 3.00 | 31.40 |
| 泊湖片 | 1.80 | 1.30 | 1.20 | 0 | 0.10 | 0.60 | 5.00 |
| 黄湖片 | 14.10 | 5.80 | 5.50 | 3.70 | 1.80 | 3.20 | 34.10 |
式中，F为排涝面积，P 10为10年一遇1日设计暴雨（175 mm），P 20为20年一遇1日设计暴雨（200 mm），f 1为棉花用地率，f 2为旱荒地率，f 3为村庄用地率，f 4为中心场区城镇用地率，f 5为水田率，f 6为沟塘率，水田滞蓄水深（h 1）采用50 mm，沟塘调蓄水深（h 2）采用500 mm，棉花地（C 1）、旱荒地（C 2）、村庄（C 3）、城镇及监区（C 4）径流系数分别采用0.78、0.65、0.85、0.90，排涝天数（T）1 d，水泵日开机时数（t）取22 h。
2 结果与分析
2.1 排涝范围及分区
九成安全区是在原规划范围的基础上增加了鹅湾圩，面积3.1 km2，是独立排区，圩区有五丰北闸站和鹅湾闸站，涝水排入黄湖。胜利圩、明星圩大部分地面高程在14～16 m，与九成畈农场有排涝沟分隔，因两圩口排涝能力不足，汛期涝水会翻越排涝沟进入农场，对农场排涝安全构成一定威胁。为统筹解决农场及周边圩口的排涝问题，综合考虑九成畈农场全域、胜利圩和明星圩的排涝问题，九成安全区排涝面积70.5 km2。
九成排区依自然地形、道路划分为3个排片，分别为黄湖排片、泊湖排片和杨湾河排片，涝水承泄区相应为黄湖、泊湖和杨湾河。排水分区见图2。
2.2 泵站抽排规模分析
根据确定农田与城镇排涝标准分别为10年一遇（175 mm/d）和20年一遇（200 mm/d）最大1日暴雨1日排除排涝标准，按照公式计算排涝流量。杨湾河片抽排流量为37.1 m3/s，减去本排片泵站本底规模，七八排灌新站设计抽排流量为10.5 m3/s。九成畈农场中心场区地面高程在13 m以上，其他重要部位地面高程在12～15 m，城镇等地面高程高出周边农田高程1 m左右。提高泵站抽排能力，当发生超过10年一遇降水时，城镇等区域雨水能够通过管网汇入排水沟渠，按混排区考虑，提高城镇等区域的排涝标准是可实现的。
3 结论
本研究在厘清区域工程建设情况的基础上，根据地形条件和水利工程分布，合理确定排区范围，按涝水承泄区，将九成排区划分为黄湖排片、泊湖排片和杨湾河排片。抽排标准农田为10年一遇最大1日暴雨1日排除，中心场区等城镇为20年一遇最大1日暴雨1日排除；区域排涝按混排区考虑，采用平均排除法，考虑沟塘调蓄，按照不同下垫面径流系数及汇水面积加权计算各排片总抽排规模，减去本底值，最终确定七八排灌新站设计抽排流量为10.5 m3/s。