淮河正南洼地內(nèi)某變電站站址處50年一遇洪澇水位分析

沈 艷

(安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230088)

1 基本情況

擬建某變電站站址位于壽縣淠河右岸大店崗橋附近,淮河正南洼地內(nèi),距離淮河、淠河交匯處約11 km。站址處現(xiàn)狀地貌為耕地,地面高程20.0 m(1985國家高程基準(zhǔn),下同)。

正南洼地現(xiàn)位于壽縣西北部,西臨淠河,北濱淮河,東抵淠東干渠及正陽分干渠,南以楊西分干渠為界。正南洼地流域面積344 km2,區(qū)內(nèi)西北部為洼地,地面高程19.0～22.0 m,面積為104 km2;東南部為坡水地帶,地面高程23～27 m,面積227.6 km2;中部為肖嚴(yán)湖,常年蓄水位19.5 m,水面面積4.6 km2,蓄水量307萬m3。

正南淮堤屬淮河干流一般堤防,堤線北起于淮河正陽關(guān)豐莊五里鋪,南至淠河迎河集泄洪閘,全長31.4 km,是保護(hù)正南洼地外河防洪安全的重要屏障。其中淮河段堤防設(shè)計(jì)水位采用淮河干流正陽關(guān)50年一遇洪水水位26.40 m,堤頂超高2.0 m;淠河段堤防設(shè)計(jì)水位采用淠河相應(yīng)段20年一遇洪水位(大店崗26.5 m、迎河集27.86 m),堤頂超高1.5 m。站址處大店崗橋附近正南淮堤堤頂高程為28.4～28.8 m。

2 外河洪水分析

變電站處于淮河干流正南淮堤保護(hù)范圍內(nèi)。站址北側(cè)距離淮河干流正陽關(guān)約13 km,西側(cè)距離淠河干流約3 km,東側(cè)為肖嚴(yán)湖,站址處外河洪水影響主要表現(xiàn)為淮河干流、淠河影響。

根據(jù)淮河洪水調(diào)度方案(國汛〔2016〕14號(hào)):當(dāng)淮河干流發(fā)生設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(100年一遇)及以下洪水時(shí),正南淮堤作為淮河干流一般堤防應(yīng)確保其防洪安全,必要時(shí)啟用臨淮崗洪水控制工程及相關(guān)行蓄洪區(qū)攔蓄洪水;當(dāng)淮河干流發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水、正陽關(guān)水位超過27.4 m時(shí),方可視水情和工程情況,棄守正南淮堤,以?；幢贝蟮痰戎匾谭赖陌踩?。故正南淮堤保護(hù)區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)超過50年一遇。

淮河干流洪水主要特點(diǎn)是洪峰持續(xù)時(shí)間長、水量大,變電站站址距離淮河中游最近的正陽關(guān)處約13 km,該處50年一遇洪水水位26.40 m;變電站站址距離淠河最近的大店崗橋處約3 km,該處50年一遇洪水位采用淮淠交匯處與淠河合六葉高速路橋處50年一遇洪水位內(nèi)插計(jì)算27.2 m。同時(shí)考慮到淠河50年一遇洪量遭遇淮河干流100年一遇設(shè)計(jì)水位時(shí),距離變電站最近的淠河大店崗橋處洪水位27.2 m,低于正南淮堤正常運(yùn)用時(shí)正陽關(guān)水位27.4 m。故變電站站址處的防洪要求不受淮河干流、淠河外河洪水的影響。

3 內(nèi)澇洪水分析

變電站站址位于正南洼地內(nèi),站址處內(nèi)澇影響主要表現(xiàn)為正南洼地范圍內(nèi)洪澇水匯集影響,以及站址附近溝渠的洪澇水位影響。

3.1 正南洼地內(nèi)洪澇水位分析

正南洼地下游建有肖嚴(yán)圩、建設(shè)圩、枸杞圩、劉帝圩共4處圩堤,擬建變電站站址位于肖嚴(yán)圩內(nèi)。正南洼地集水面積大,汛期淮河水位經(jīng)常高出洼地地面,內(nèi)水自流排出的機(jī)會(huì)很少,4處圩堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)各圩的面積大小和圩區(qū)特點(diǎn)選定。枸杞圩耕地2.7萬畝(1畝≈667 m2),緊靠的肖嚴(yán)湖洪水經(jīng)常漫溢侵入圩內(nèi);劉帝圩南鄰枸杞圩,北接淮堤,耕地0.9萬畝,這2個(gè)圩區(qū)為縣級(jí)蓄洪區(qū),進(jìn)洪概率較大,防洪標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇;肖嚴(yán)圩、建設(shè)圩位于肖嚴(yán)湖和正南排水渠以西,人口多,耕地面積大,土地利用率高,防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇。

正南洼為獨(dú)立排水區(qū),現(xiàn)狀區(qū)域澇水部分由肖嚴(yán)湖匯入正南排水渠,通過正陽涵排入淮河;部分通過區(qū)域內(nèi)泵站抽排入淮河。正南洼自排體系中正陽排水渠南設(shè)計(jì)流量196 m3/s,正陽涵具有排水、引水灌溉、防止淮水倒灌及灌溉蓄水等作用。原規(guī)劃抽排體系主要有建設(shè)站、大店站、劉帝站、五里站和正陽農(nóng)場(chǎng)站5座排澇站,建設(shè)站設(shè)計(jì)流量22.75 m3/s,大店站設(shè)計(jì)流量17.4 m3/s,劉帝站設(shè)計(jì)流量47.5 m3/s,五里站設(shè)計(jì)流量5.1 m3/s,正陽農(nóng)場(chǎng)站設(shè)計(jì)流量5.2 m3/s;其中因劉帝站未建設(shè),現(xiàn)狀只有4座排澇站運(yùn)行,區(qū)域內(nèi)抽排流量共計(jì)為50.45 m3/s。

(1)首先從偏安全角度,考慮到大水年份時(shí)外河水位較高,正南洼地內(nèi)泵站限排,以及泵站機(jī)組可能無法運(yùn)行等狀況,分析變電站站址處50年一遇洪澇水位。

當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí),受淮干水位頂托,洪澇水位計(jì)算不考慮30 d洪澇水的外排。且按照現(xiàn)有圩堤防洪標(biāo)準(zhǔn),正南洼地內(nèi)肖嚴(yán)圩、建設(shè)圩、枸杞圩、劉帝圩4處均已潰破。根據(jù)上述狀況,繪制正南洼地庫容曲線。

根據(jù)安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院1995年編制的《安徽省短歷時(shí)最大暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖》查算,最大30 d點(diǎn)暴雨量均值為 290 mm,最大30 d點(diǎn)暴雨量Cv值為0.54,Cs=3.5Cv,計(jì)算5年一遇最大30 d點(diǎn)暴雨量為740 mm;通過降雨徑流關(guān)系計(jì)算徑流量為673 mm,則正南洼地下游50年一遇30 d無外排內(nèi)澇水量2.32億m3;通過正南洼地庫容曲線分析,洪澇水量2.32億m3對(duì)應(yīng)正南洼地澇水位為23.2 m。分析認(rèn)為,變電站站址處50年一遇洪澇水位,可采用正南洼地下游50年一遇30 d無外排內(nèi)澇水量對(duì)應(yīng)的洪澇水位23.2 m。

(2) 其次從項(xiàng)目投資受限角度,考慮正南洼地內(nèi)現(xiàn)狀抽排泵站在大水年份機(jī)組仍能正常抽排,分析變電站站址處50年一遇洪澇水位。

當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí),按照現(xiàn)有圩堤防洪標(biāo)準(zhǔn),肖嚴(yán)圩、建設(shè)圩、枸杞圩、劉帝圩4處均已破圩。因建設(shè)圩內(nèi)有正陽關(guān)農(nóng)場(chǎng)、種子基地等重要設(shè)施,且是正陽關(guān)鎮(zhèn)政府所在地,本次考慮確保建設(shè)圩堤不破圩,其他3處圩堤均破圩。根據(jù)建設(shè)圩不破圩狀況,重新繪制正南洼地(建設(shè)圩不破圩情況)庫容曲線。

本次選取1991年、2003年大水年份為典型年,進(jìn)行暴雨洪水分析計(jì)算,采用暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水(間接法)。首先,收集馮集、正陽關(guān)雨量站典型年逐日降雨量資料,采用算術(shù)平均法計(jì)算實(shí)測(cè)最大30 d降雨量,以50年一遇最大30 d洪量作控制,按同倍比放大典型年逐日降雨量;再根據(jù)安徽省淮北地區(qū)除澇水文計(jì)算辦法,該地區(qū)降雨徑流關(guān)系采用淮北1#線(原a線),計(jì)算徑流過程(其中：Pa=∑PKt，K=0.9，Im=100 mm);最后,通過徑流過程,按照擬合的綜合單位線q,單位時(shí)段選用24 h,用單位線法推求典型年設(shè)計(jì)洪水過程線。按照正南洼地內(nèi)4座泵站全部運(yùn)行抽排流量50.45 m3/s,采用同倍比放大后的30 d設(shè)計(jì)洪水過程線進(jìn)行調(diào)算,綜合考慮典型年調(diào)算成果,確定站址處50年一遇澇水位為22.4 m。

此分析成果為大水年份泵站正常抽排水量狀況,存在泵站限排、泵站機(jī)組、無法運(yùn)行等不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素,需予以慎重考慮。

3.2 站址附近撇洪溝洪澇水位分析

變電站站址東側(cè)40 m附近有一條撇洪溝,該撇洪溝主要承接游迎河鎮(zhèn)來水及周邊澇水,撇洪溝下游與其他溝渠匯集,通過肖嚴(yán)圩三岔閘匯入肖嚴(yán)湖。

該撇洪溝上游集水面積為43.4 km2,本次采用安徽省江淮丘陵區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式:Q=0.0194R241.21F0.75進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。通過查算《安徽省短歷時(shí)最大暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖》,最大24 h點(diǎn)暴雨量均值為 100 mm,最大30 d點(diǎn)暴雨量Cv值為0.54,Cs=3.5Cv,計(jì)算50年一遇最大24 h點(diǎn)暴雨量為255 mm,通過降雨徑流關(guān)系計(jì)算50年一遇R24為221 mm;經(jīng)計(jì)算,該撇洪溝50年一遇設(shè)計(jì)流量為225 m3/s。

通過站址處撇洪溝過洪斷面分析,遭遇5年一遇暴雨時(shí),站址處撇洪溝相應(yīng)洪澇水位為20.7m。

4 結(jié) 論

變電站站址位于正南淮堤保護(hù)范圍,通過以上綜合分析,當(dāng)遭遇50年一遇暴雨時(shí),正南淮堤可有效阻擋淮干、淠河外河洪水影響,變電站站址處的外河防洪不受淮河干流行(蓄)洪、淠河洪水影響。

變電站站址位于正南洼地下游肖嚴(yán)圩內(nèi),50年一遇洪澇水位主要受正南洼地匯水區(qū)30 d降雨洪澇水影響。本文分別從大水年份正南洼地內(nèi)泵站機(jī)組限排與不限排兩種情況分析,以及建設(shè)圩是否破圩對(duì)庫容曲線改變影響,考慮變電站站址處多種情況下的50年一遇洪澇水位,供項(xiàng)目單位從經(jīng)濟(jì)安全的角度綜合考慮影響,做出相對(duì)合理選擇。同時(shí)建議,變電站站址處建基面高程還需適當(dāng)考慮洪水波及風(fēng)浪壅高等因素的影響。