巢湖十八聯(lián)圩濕地蓄洪區(qū)進(jìn)洪閘規(guī)模分析

馬玉峰，田 娟

(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 230000)

1 概況

2020年6—7月巢湖流域持續(xù)超強(qiáng)降雨，巢湖忠廟站水位達(dá)到歷史極值13.43m，超100年一遇洪水位。7月19日，為保障合肥主城區(qū)防洪安全，合肥市采取人工開挖破堤方式啟用十八聯(lián)圩濕地蓄洪，蓄洪最高水位達(dá)13.13m，蓄洪量約1.17億m3，有效緩解了超標(biāo)準(zhǔn)洪水給上游城區(qū)造成的防洪壓力。

十八聯(lián)圩防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，防洪水位12.75m，堤頂高程14m，蓄洪區(qū)總面積27.6km2，地面平均高程8.0m，最大蓄洪容量1.17億m3。其主要功能為效削減南淝河洪峰，緩解合肥市主城區(qū)防洪壓力；同時(shí)相機(jī)為巢湖蓄洪，緩解巢湖壓力。

2 巢湖閘上超額洪量

目前，巢湖流域防洪工程設(shè)計(jì)防洪水位，均基于《巢湖流域防洪規(guī)劃》(1994年)中確定的設(shè)計(jì)洪水位成果，為了確保現(xiàn)有防洪工程的防洪效益，設(shè)計(jì)水位仍采用上一輪的規(guī)劃成果，即100年一遇13.36m，50年一遇12.75m，20年一遇12.5m，10年一遇11.6m，超過該設(shè)計(jì)水位產(chǎn)生的洪量即為超額洪量。

通過調(diào)算，主要典型年不同重現(xiàn)期年均存在超額洪量，其中2020年最為惡劣，因?yàn)?020年巢湖洪水完全遭遇長(zhǎng)江最高水位，有17d(7月2—19日)時(shí)間處于“關(guān)門淹”階段，2020年型超額洪量最大，100年超額洪量為19.8億m3，其次為1991年，100年超額洪量為14.5億m3。主要典型年不同重現(xiàn)期超額洪量見表1。

表1 巢湖閘上主要典型年超額洪量成果表

3 超額洪量安排

從“蓄”“泄”兩個(gè)途徑對(duì)巢湖流域超額洪水進(jìn)行安排及方案擬定，原規(guī)劃的巢湖閘上小圩12.0m潰破，中大圩12.5m潰破，由于流域內(nèi)隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市人口的快速增長(zhǎng)，保護(hù)范圍向低洼圩區(qū)延伸，可蓄洪圩口減少。

3.1 巢湖閘上蓄洪容積

根據(jù)《巢湖流域防洪治理規(guī)劃》，巢湖閘上擬建蓄洪區(qū)面積127.6km2，100年一遇水位對(duì)應(yīng)的蓄洪容積4.13億m3；閘上低標(biāo)準(zhǔn)可潰破小圩面積為82.2km2，100年一遇水位小圩對(duì)應(yīng)的蓄洪庫容3.58億m3。蓄洪區(qū)和小圩合計(jì)可分蓄洪水7.71億m3。

3.2 超額洪量安排方案

1991典型年長(zhǎng)江水位低，超額洪量可通過巢湖閘上蓄洪容積調(diào)蓄，及擴(kuò)大下泄流量自排解決。巢湖閘上的蓄洪容積結(jié)合擴(kuò)大下泄流量仍難以解決2020年“關(guān)門淹”的超額洪量，考慮到流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，蓄洪容積難以繼續(xù)增加，在遭遇2020年型洪水時(shí)，“關(guān)門淹”無自排時(shí)長(zhǎng)達(dá)17d，需新增對(duì)江泵站抽排洪水。通過對(duì)巢湖湖區(qū)、蓄洪區(qū)、河道自排及泵站抽排的多閘站聯(lián)合調(diào)算，確定裕溪河口新建泵站規(guī)模為800m3/s。在遭遇2020年型、1991年型、2016年型等典型年不同重現(xiàn)期洪水時(shí)，通過滯蓄和外排合理安排超額洪量，將湖區(qū)洪水位降至原規(guī)劃水位。

3.3 蓄洪區(qū)分洪時(shí)段

3.3.1洪量占比分析

根據(jù)巢湖閘上洪量分析，最大1d/7d=20%～28%，3d/7d=54%～65%，最大3d洪量為主要分洪時(shí)段，故蓄洪區(qū)按照3d進(jìn)洪效果最佳，分析結(jié)果見表2。

表2 巢湖閘上洪量分析表

3.3.2典型年高水位歷時(shí)分析

對(duì)巢湖高水位進(jìn)行分析，在巢湖水位上漲過程中分洪為有效分洪，即在巢湖水位達(dá)到100年一遇水位13.36m之前分洪可以有效降低巢湖水位。十八聯(lián)圩分別在1991、2016、2020年破圩進(jìn)洪，其中2016年巢湖最高水位12.77m，十八聯(lián)圩進(jìn)洪水位為12.51m，巢湖12.75m以上持續(xù)上漲時(shí)間僅1d，不具有代表意義，本次利用1991年和2020年作為典型年進(jìn)行分析。

1991年實(shí)測(cè)7.12日忠廟水位達(dá)到12.75m，7月15日達(dá)到最高水位12.78m，歷時(shí)3d；2020年實(shí)測(cè)7月19日忠廟水位達(dá)到12.75m，7月22日達(dá)到最高水位13.43m，歷時(shí)3d，2個(gè)典型年12.75m以上上漲時(shí)間均為3d，故在這3d內(nèi)對(duì)巢湖洪水進(jìn)行分洪均能有效降低巢湖洪水位。2020年型水位及流量過程見圖1，在7日19—22日巢湖水位上漲過程中分洪效果最佳。見表3和圖1。

圖1 2020年型巢湖入湖流量及水位過程圖

表3 典型年實(shí)測(cè)水位分析

3.4 蓄洪區(qū)分洪水位

蓄洪區(qū)分洪水位不同，對(duì)巢湖水位的降低影響是不一樣的，本次分別按照當(dāng)巢湖水位超過12.5m及12.75m時(shí)蓄洪區(qū)分洪，對(duì)巢湖閘上進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，當(dāng)分洪水位為12.5m時(shí)，2020年型100年一遇最高水位為13.32m，當(dāng)分洪水位為12.75m時(shí)，2020年型100年一遇最高水位為13.30m，當(dāng)分洪水位為12.5m時(shí)，由于同時(shí)段下泄量減小，巢湖洪水位反而比12.75m分洪時(shí)高0.02m，故當(dāng)巢湖水位達(dá)到12.75m時(shí)分洪為最佳分洪水位。2020年型100年一遇巢湖閘上蓄洪區(qū)分洪過程如圖2所示。

圖2 巢湖閘上蓄洪區(qū)分洪過程圖

3.5 十八聯(lián)圩分洪規(guī)模確定

本次從消減南淝河洪峰及分蓄巢湖洪水2個(gè)方面來分析十八聯(lián)圩分洪規(guī)模。根據(jù)巢湖閘上洪量分析成果，及高水位上漲時(shí)間，蓄洪區(qū)分蓄巢湖洪水的最佳時(shí)間是3d，蓄洪區(qū)按最佳分洪水位12.75m啟用，3d蓄滿來確定蓄洪區(qū)的進(jìn)洪規(guī)模，通過計(jì)算流量為450m3/s。

南淝河設(shè)計(jì)洪水位工況為南淝河發(fā)生20、50、100年一遇洪水時(shí)，遭遇巢湖施口的水位為12.0、12.2、12.5m，并取南淝河洪水位與巢湖洪水位的外包線作為河道設(shè)計(jì)洪水位。南淝河當(dāng)涂路橋設(shè)計(jì)100年一遇洪水位13.83m，2020年7月19日南淝河最大還原流量達(dá)1610m3/s，低于50年一遇設(shè)計(jì)流量1880m3/s，遭遇超巢湖50年一遇水位12.8m，該洪水組合使當(dāng)涂路橋發(fā)生了超100年一遇的水位13.93m，過程如圖3所示。在該種工況下，當(dāng)十八聯(lián)圩分洪450m3/s時(shí)，能使當(dāng)涂路橋水位降低0.1m至100年一遇設(shè)計(jì)水位13.83m。滿足設(shè)計(jì)防洪要求。

圖3 南淝河2020年水位流量過程圖

當(dāng)南淝河發(fā)生200年一遇洪水時(shí)，十八聯(lián)圩分洪也能緩解上游洪水位，200年水位由14.2降至14.05m，洪水位降低了0.15m。根據(jù)對(duì)南淝河洪水位的影響分析，十八聯(lián)圩分洪對(duì)降低南淝河水位有一定的效果，流量是合理的。見表4。

表4 南淝河不同洪水組合水位成果表

4 結(jié)語

蓄洪區(qū)運(yùn)用效果受啟用時(shí)機(jī)及分洪能力影響顯著，1991、2020年流域內(nèi)發(fā)生大洪水的2個(gè)典型年巢湖水位超過12.75m上漲時(shí)間均為3d，在這3d內(nèi)對(duì)巢湖洪水進(jìn)行分洪均能有效降低巢湖洪水位。根據(jù)蓄洪過程分析巢湖水位達(dá)到12.75m為最佳分洪水位。巢湖水位12.5m時(shí)提前分洪比最佳條件下分洪時(shí)水位高0.02m，分洪效果略差。十八聯(lián)圩按最佳分洪水位12.75m下啟用，3d蓄滿來確定，進(jìn)洪流量為450m3/s，此分洪條件下降低南淝河100、200年一遇洪水位分別為0.1、0.15m，削峰作用較好。