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設(shè)計研究總院有限公司，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,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):當淮河干流發(fā)生設(shè)計標準(100年一遇)及以下洪水時,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;當淮河干流發(fā)生超標準洪水、正陽關(guān)水位超過27.4 m時,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?。故正南淮堤保護區(qū)防洪標準超過50年一遇。

淮河干流洪水主要特點是洪峰持續(xù)時間長、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)插計算27.2 m。同時考慮到淠河50年一遇洪量遭遇淮河干流100年一遇設(shè)計水位時,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用時正陽關(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)水自流排出的機會很少,4處圩堤的防洪標準根據(jù)各圩的面積大小和圩區(qū)特點選定。枸杞圩耕地2.7萬畝(1畝≈667 m2),緊靠的肖嚴湖洪水經(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個圩區(qū)為縣級蓄洪區(qū),進洪概率較大,防洪標準采用10年一遇;肖嚴圩、建設(shè)圩位于肖嚴湖和正南排水渠以西,人口多,耕地面積大,土地利用率高,防洪標準采用20年一遇。

正南洼為獨立排水區(qū),現(xiàn)狀區(qū)域澇水部分由肖嚴湖匯入正南排水渠,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)場站5座排澇站,建設(shè)站設(shè)計流量22.75 m3/s,大店站設(shè)計流量17.4 m3/s,劉帝站設(shè)計流量47.5 m3/s,五里站設(shè)計流量5.1 m3/s,正陽農(nóng)場站設(shè)計流量5.2 m3/s;其中因劉帝站未建設(shè),現(xiàn)狀只有4座排澇站運行,區(qū)域內(nèi)抽排流量共計為50.45 m3/s。

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

當發(fā)生50年一遇洪水時,受淮干水位頂托,洪澇水位計算不考慮30 d洪澇水的外排。且按照現(xiàn)有圩堤防洪標準,正南洼地內(nèi)肖嚴圩、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設(shè)計院1995年編制的《安徽省短歷時最大暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖》查算,最大30 d點暴雨量均值為 290 mm,最大30 d點暴雨量Cv值為0.54,Cs=3.5Cv,計算5年一遇最大30 d點暴雨量為740 mm;通過降雨徑流關(guān)系計算徑流量為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對應(yīng)正南洼地澇水位為23.2 m。分析認為,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)澇水量對應(yīng)的洪澇水位23.2 m。

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

當發(fā)生50年一遇洪水時,按照現(xiàn)有圩堤防洪標準,肖嚴圩、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、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,進行暴雨洪水分析計算,采用暴雨資料推求設(shè)計洪水(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)平均法計算實測最大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)除澇水文計算辦法,該地區(qū)降雨徑流關(guān)系采用淮北1#線(原a線),計算徑流過程(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,單位時段選用24 h,用單位線法推求典型年設(shè)計洪水過程線。按照正南洼地內(nèi)4座泵站全部運行抽排流量50.45 m3/s,采用同倍比放大后的30 d設(shè)計洪水過程線進行調(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、泵站機組、無法運行等不確定性風險因素,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,通過肖嚴圩三岔閘匯入肖嚴湖。

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)驗公式:Q=0.0194R241.21F0.75進行設(shè)計洪水計算。通過查算《安徽省短歷時最大暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖》,最大24 h點暴雨量均值為 100 mm,最大30 d點暴雨量Cv值為0.54,Cs=3.5Cv,計算50年一遇最大24 h點暴雨量為255 mm,通過降雨徑流關(guān)系計算50年一遇R24為221 mm;經(jīng)計算,該撇洪溝50年一遇設(shè)計流量為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,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范圍,通過以上綜合分析,當遭遇50年一遇暴雨時,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)泵站機組限排與不限排兩種情況分析,以及建設(shè)圩是否破圩對庫容曲線改變影響,考慮變電站站址處多種情況下的50年一遇洪澇水位,供項目單位從經(jīng)濟安全的角度綜合考慮影響,做出相對合理選擇。同時建議,變電站站址處建基面高程還需適當考慮洪水波及風浪壅高等因素的影響。