淮南市大通路變電站站址洪澇水位分析

樂(lè)紅玲

(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

淮南市大通路110 kv變電站，位于淮南市大通區(qū)內(nèi)洞山東路與民主南路交口，站址沿著與民主南路平行的方向呈長(zhǎng)方形布置，現(xiàn)狀地貌為廣場(chǎng)平地，平均高程38 m(85黃海高程基準(zhǔn)面，下同)，用地總面積20畝。

變電站的新建，能有效緩解淮南市大通區(qū)電網(wǎng)的供電壓力，在改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高區(qū)域供電可靠性方面，都發(fā)揮著重要的作用，也為更好地服務(wù)大通區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)一步夯實(shí)了保障基礎(chǔ)。

為保證變電站的防洪安全，本文對(duì)站址處外河及內(nèi)澇水位進(jìn)行分析，提出站址處50年一遇的設(shè)計(jì)水位推薦采用值，為項(xiàng)目單位確定站址處基面高程提供必要參考，同時(shí)也為其他同類(lèi)工程提供借鑒方法。

1.1 大通區(qū)概況

大通區(qū)隸屬于安徽省淮南市[1]，位于淮南市區(qū)東部，舜耕山北麓，淮河南岸，北與潘集區(qū)隔河相望，東有上窯山、高塘湖，西與田家庵區(qū)交界。處于淮河流域江淮丘陵地帶的北緣，由丘陵、河流、低山、湖泊、河灣構(gòu)成了丘陵和平原兩大地貌特點(diǎn)，總體地勢(shì)南高北低。大通區(qū)位于中緯度地區(qū)，地處亞熱帶和暖溫帶過(guò)渡地帶，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)四季分明，季風(fēng)顯著，光照充足，無(wú)霜期長(zhǎng)。多年平均降雨量為950～1 000 mm，降雨年際年內(nèi)分配極不均衡，且大部分集中在汛期6-9月份，占全年降雨量的60%以上。

近年來(lái)，淮南市憑借“三山三水”(“三山”指八公山、舜耕山和上窯山，“三水”指淮河、瓦埠湖和高塘湖)的有利生態(tài)環(huán)境，大力發(fā)展建設(shè)山水園林的宜居生態(tài)城市。大通區(qū)則坐擁其中的“兩山兩水”優(yōu)質(zhì)資源(舜耕山、上窯山、淮河和高塘湖)，依托合淮蚌城際鐵路，持續(xù)向東發(fā)展濱湖新區(qū)，打造集山水特色和新興產(chǎn)業(yè)聚集為一體的生態(tài)宜居城[2]。

1.2 站址概況

變電站站址位于淮南市大通區(qū)主城區(qū)內(nèi)，10 km以東與高塘湖相鄰，5 km以北和淮河干流相依，西與田家庵主城區(qū)緊連，南倚舜耕山北麓與山南新城區(qū)相隔。站址位于淮南市大通區(qū)最西部，距離西邊緊連的田家庵區(qū)直線(xiàn)距離不到1 km，距離大通區(qū)政府直線(xiàn)距離僅300 m。

具體位于洞山東路與民主南路交口，現(xiàn)狀地貌為廣場(chǎng)平地，平均高程38 m。站址東側(cè)為縣道民主南路，距離約20 m，縣道路面高程與站址地面高程基本齊平；南側(cè)為洞山東路(S334省道)，距離約為30 m，路面平均高程40.3 m；西側(cè)均為淮南市建成區(qū)；北側(cè)距合淮蚌城際鐵路約1 km。

站址位置及地形如圖1和圖2所示。

圖1 大通路變電站站址位置圖

圖2 大通路變電站站址位置地形圖

2 洪澇水位分析

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

淮南市大通路變電站為110 kV，根據(jù)其重要性及防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-2014)關(guān)于110 kV及以上的高壓、超高壓和特高壓變電設(shè)施防護(hù)等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確定其防護(hù)等級(jí)為Ⅲ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

2.2 外河洪水分析

2.2.1 淮河

淮河發(fā)源于河南省桐柏山[3]，流經(jīng)豫、皖、蘇三省，于江蘇三江營(yíng)入長(zhǎng)江，全長(zhǎng)1 000 km[3]。流域面積18.7萬(wàn)km2，王家壩以上控制流域面積3.1萬(wàn)km2，正陽(yáng)關(guān)、蚌埠、洪山頭控制的流域面積分別為8.9萬(wàn)km2、12.1萬(wàn)km2和12.9萬(wàn)km2。正陽(yáng)關(guān)以上來(lái)水面積占洪山頭以上總面積的69%。正陽(yáng)關(guān)是淮河上中游洪水的主要匯集點(diǎn)，幾乎控制了上游山區(qū)的全部來(lái)水。安徽省淮河干流上起洪河口，下至洪山頭，全長(zhǎng)431 km，省內(nèi)流域面積6.7萬(wàn)km2?；春诱?yáng)關(guān)以上河道洪水比降約6萬(wàn)分之一；正陽(yáng)關(guān)以下河道洪水比降為3～4萬(wàn)分之一。

根據(jù)《淮河流域防洪規(guī)劃》[4]，淮河干流各主要節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)水位是：王家壩29.2 m，王截流28.0 m，正陽(yáng)關(guān)26.4 m，渦河口23.39 m，吳家渡22.48 m，浮山18.35 m。相應(yīng)淮南段主要控制斷面設(shè)計(jì)洪水位為鳳臺(tái)峽山口25.55 m，淮南田家庵24.53 m。

淮河干流正陽(yáng)關(guān)以上28 km處建有臨淮崗洪水控制工程，按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核。設(shè)計(jì)洪水位28.41 m，相應(yīng)滯洪庫(kù)容85.6億m3，下泄流量7 362 m3/s；校核洪水位29.49 m，相應(yīng)滯洪庫(kù)容121.3億m3，下泄流量17 965 m3/s。臨淮崗洪水控制工程將淮河中游正陽(yáng)關(guān)以下淮北大堤及城市圈堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)由不足50年一遇提高到100年一遇。

變電站站址位于淮河南岸的淮南城市圈堤保護(hù)范圍內(nèi)，配合臨淮崗工程的運(yùn)用，可抵御淮河干流100年一遇洪水。因此，站址選擇滿(mǎn)足防御淮河干流50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.2.2 高塘湖

高塘湖又稱(chēng)窯河洼地，湖區(qū)通過(guò)窯河閘、窯河與淮河相通。在淮河中游南岸，跨淮南、鳳陽(yáng)、長(zhǎng)豐、定遠(yuǎn)等1市3縣，南納青絡(luò)河、沛河、洛澗河等來(lái)水，北經(jīng)窯河閘泄入淮河。原系淮河支流窯河河道，由于泥沙封淤河口，積水成湖。湖底高程15.0 m，正常水位17.5 m，長(zhǎng)20.0 km，最大寬3.0 km，平均寬2.45 km，湖岸長(zhǎng)85 km，湖面面積49.0 km2，平均水深1.73 m，蓄水量0.85億m3。為充分利用當(dāng)?shù)厮Y源，近年來(lái)基本控制正常蓄水位在18～18.5 m之間[5]。

高塘湖流域多年平均降水量897 mm，汛期(6～9月)降雨量一般占全年的70%左右，流域多年平均水面蒸發(fā)量為957 mm。多年平均入湖徑流量為2.48億m3。根據(jù)1993年10月安徽省水利設(shè)計(jì)院編制的《高塘湖防洪排澇規(guī)劃報(bào)告》以及實(shí)測(cè)水位資料統(tǒng)計(jì)分析，高塘湖50年一遇洪水位為23.5 m。已建的高塘湖排澇站，設(shè)計(jì)流量為150 m3/s，起排水位19.5 m，中等以上洪水情況下的排洪效果較為明顯，50年一遇洪水位可降低至22.5 m[6]，低于變電站站址現(xiàn)狀高程的38 m。

變電站站址位于淮南城市圈堤保護(hù)范圍內(nèi)，主要依靠陳莊隔堤防御高塘湖流域洪水，現(xiàn)有陳莊隔堤按防御高塘湖50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，故站址選擇滿(mǎn)足防洪要求。

2.2.3 外洪影響分析

淮南市位于淮河中游，防洪任務(wù)十分突出，是國(guó)家第一批公布的25個(gè)重點(diǎn)防洪城市之一，也是安徽省重要的工業(yè)城市，是我國(guó)大型能源基地之一。根據(jù)《淮南市城市防洪規(guī)劃》(修編)[7]，淮南市原主城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇，主城區(qū)擴(kuò)展區(qū)濱淮片區(qū)和唐山片區(qū)，以及高塘湖新區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。本文研究擬新建的大通路變電站站址，位于淮南市大通區(qū)，屬于原主城區(qū)城市范圍內(nèi)，原主城區(qū)由淮南城市防洪圈堤保護(hù)?；茨鲜谐鞘蟹篮槿Φ逃沙鞘醒鼗捶篮榈碳皷|部高塘湖陳莊隔堤構(gòu)成。其中，沿淮城市防洪堤由黑李段、老應(yīng)段、耿石段、田家庵堤圈、窯河封閉堤西段組成，全長(zhǎng)41.22 km，可防御淮河干流100年一遇設(shè)計(jì)洪水；陳莊隔堤按防御高塘湖50年一遇洪水位建設(shè)，堤頂高程25.4 m，全長(zhǎng)7.16 km。在淮河干流行洪區(qū)調(diào)整和建設(shè)工程完成后，通過(guò)上游臨淮崗洪水控制工程的運(yùn)用，可以達(dá)到100年一遇的標(biāo)準(zhǔn)；結(jié)合高塘湖排澇站的運(yùn)用，陳莊隔堤也可防御高塘湖100年一遇洪水。

綜上所述，現(xiàn)有的淮南市城市防洪體系滿(mǎn)足大通路變電站站址處50年一遇的防洪要求。

2.3 內(nèi)澇洪水分析

2.3.1 匯水區(qū)概況

根據(jù)《淮南市城市防洪規(guī)劃》(修編)[7]中的分區(qū)排水規(guī)劃，新建變電站站址位于淮南市大澗溝匯水區(qū)。

大澗溝匯水區(qū)主河道發(fā)源于騎山集園藝場(chǎng)附近，穿過(guò)洞山東路、洞大路火車(chē)站經(jīng)建設(shè)路向北并于國(guó)慶路以南約200 m處向東穿過(guò)建設(shè)路、振興路、最后過(guò)206國(guó)道入大澗溝，匯水面積22.96 km2，淮河干流為其最終澇水承泄區(qū)。匯水區(qū)整體地勢(shì)南高北低，南部為由東至西隆起不連續(xù)的低山丘陵，為一斜坡地帶，海拔約50 m以上，斜坡地帶以下交錯(cuò)銜接洪沖積一、二級(jí)階地，海拔分別為25 m以下和30～40 m。《淮南市城市防洪規(guī)劃》(修編)[7]規(guī)劃按照30年一遇標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)挖新建撇洪溝，將龍王溝上游匯水面積3.61 km2截入大澗溝水系，將大澗溝水系匯水面積增加至26.57 km2，同時(shí)規(guī)劃擴(kuò)建大澗溝排澇站，將設(shè)計(jì)流量提標(biāo)至53 m3/s。

該區(qū)現(xiàn)狀主要問(wèn)題：一是排澇設(shè)施排澇能力不足，淮河水位高時(shí)造成關(guān)門(mén)淹，影響洛河電廠(chǎng)及206國(guó)道；二是沿建設(shè)路段部分道路未建設(shè)過(guò)水橋涵，致使洪水無(wú)出路，從而產(chǎn)生大面積的內(nèi)澇。

基于《淮南市城市防洪規(guī)劃》(修編)[7]中規(guī)劃的以上治澇工程設(shè)施還未實(shí)施建設(shè)的現(xiàn)實(shí)和區(qū)內(nèi)內(nèi)澇存在的現(xiàn)狀問(wèn)題，本此分析選擇最不利工況下的匯水區(qū)來(lái)進(jìn)行站址處的內(nèi)澇水位分析：大澗溝匯水面積采用規(guī)劃工況下的26.57 km2，同時(shí)不考慮區(qū)內(nèi)管網(wǎng)排水和排澇站抽排作用。

具體匯水區(qū)范圍，如圖3所示。

圖3 大澗溝匯水區(qū)示意圖

2.3.2 滯蓄容積分析

以上述大澗溝匯水區(qū)為計(jì)算單元，采用1∶10 000的航測(cè)圖量算高程～面積關(guān)系數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算高程～庫(kù)容關(guān)系。以20 m高程為匯水區(qū)起調(diào)水位，高程～面積～容積關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 高程～面積～容積關(guān)系表

2.3.3 內(nèi)澇影響計(jì)算

按照偏安全原則，當(dāng)50年一遇洪澇遭遇最不利，澇水不能排出工況下區(qū)域內(nèi)澇水位最高，本次內(nèi)澇水位按此水情計(jì)算?？紤]站址處距淮河干流直線(xiàn)距離較小，根據(jù)淮河洪水特性，以及該區(qū)域現(xiàn)狀工程情況，當(dāng)該區(qū)域發(fā)生50年一遇降雨時(shí)，不能排出的澇水時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)30天左右。因此，本文分析過(guò)程中，選取最大30天降雨形成的澇水作為分析時(shí)段。不考慮周邊管網(wǎng)排水和匯水區(qū)排澇站抽排，降雨所產(chǎn)生的徑流全都蓄在區(qū)域的容積內(nèi)。

根據(jù)安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院1995年編制的《安徽省長(zhǎng)短歷時(shí)最大暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線(xiàn)圖》[8]查算，最大30 d點(diǎn)暴雨量均值為285 mm，最大30 d點(diǎn)暴雨量Cv值為0.53，Cs=3.5Cv，從偏安全計(jì)，設(shè)計(jì)暴雨本次不計(jì)點(diǎn)面折扣系數(shù)，設(shè)計(jì)暴雨前期影響Pa采用60 mm，計(jì)算50年一遇最大30 d點(diǎn)暴雨量為778 mm，按淮北平原次降雨徑流關(guān)系1號(hào)線(xiàn)成果[9]，通過(guò)降雨徑流關(guān)系計(jì)算徑流深為674 mm，則大澗溝匯水區(qū)50年一遇30天無(wú)外排內(nèi)澇水量1 791萬(wàn)m3，對(duì)應(yīng)50年一遇內(nèi)澇水位為25.1 m。

計(jì)算得出的內(nèi)澇水位遠(yuǎn)低于站址處現(xiàn)狀地面高程，考慮到變電站以南為舜耕山低山群地帶，山丘區(qū)降雨來(lái)水過(guò)程呈尖瘦狀，特別是短歷時(shí)的強(qiáng)降雨，可能造成過(guò)水區(qū)域水位短歷時(shí)壅高，造成一定時(shí)段的地面積水，而變電站中電氣等設(shè)施不能過(guò)水，否則容易發(fā)生安全事故及造成經(jīng)濟(jì)損失?；谡局诽幀F(xiàn)狀平均地面高程為38 m，站址處50年一遇內(nèi)澇水位采用38.5 m。

3 結(jié) 論

通過(guò)以上計(jì)算及綜合分析，變電站站址位于淮南市城市防洪保護(hù)范圍內(nèi)，城市防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，故站址選擇滿(mǎn)足50年一遇防洪要求。大通路變電站站址現(xiàn)狀地面平均高程38 m，對(duì)大澗溝匯水區(qū)30天降雨形成的洪澇水量進(jìn)行計(jì)算分析，從偏安全考慮，變電站站址處50年一遇內(nèi)澇水位推薦采用值為38.5 m。