環(huán)巢湖大道三岔河濕地復(fù)線工程內(nèi)澇水位分析

周 俊

(合肥環(huán)科工程設(shè)計咨詢有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概況

環(huán)巢湖旅游大道建設(shè)初期，由于受到地形、地貌影響，為保護三岔河生態(tài)濕地并降低工程規(guī)模，肥西縣境內(nèi)木蘭村至杭埠河大橋段，全長約8.7 km，采用雙向兩車道標(biāo)準(zhǔn)，以路代堤，線形利用大堤布設(shè)，其功能定位以旅游觀光為主，因此線形指標(biāo)相對較低。隨著周邊經(jīng)濟建設(shè)與旅游開發(fā)，造成已建成的環(huán)巢湖大道三岔河濕地段勢必難以滿足區(qū)域過境交通和旅游高峰期交通需求；同時每年入汛，合肥市遭遇強降雨，巢湖水位持續(xù)上漲，該段路基寬度較窄，存在水毀隱患，因此為滿足日益增長的交通量需求及提高環(huán)巢湖大道的防洪能力，對環(huán)巢湖旅游大道肥西縣境內(nèi)木蘭村至杭埠河大橋段約8.7 km段道路實施加寬改造。研究內(nèi)容為路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)為濱湖聯(lián)圩100年一遇的內(nèi)澇水位。

2 河流水系及濱湖聯(lián)圩

環(huán)巢湖大道三岔河濕地復(fù)線工程涉及主要水系有巢湖、杭埠河及其支流豐樂河等。濱湖聯(lián)圩位于肥西縣三河鎮(zhèn)，杭埠河入湖口左岸，屬杭埠河、巢湖兩水系，保護面積17.7km2，圩內(nèi)轄6個村，保護田畝為12 370畝，人口12 000人，地勢自西北向東南緩傾，地面高程3.2～9.9 m，圩內(nèi)澇水主要通過涵閘和泵站自排、抽排進入巢湖、杭埠河，汛期來水時，外河水位上漲較快，受外河水位頂托和圩內(nèi)泵站裝機不足、排水渠系不暢等影響，圩區(qū)內(nèi)水外排難度加大，加劇了圩區(qū)洪澇災(zāi)害。濱湖聯(lián)圩現(xiàn)有排澇泵站8座，設(shè)計排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，排澇采用3d暴雨3d排至作物耐淹水深，總裝機1 135 kw，總排水能力8.65 m3/s。

3 內(nèi)澇水位分析

3.1 分析方法

(1)走訪圩口地附近群眾，了解歷年最高洪水位和洪澇災(zāi)害，進行實地高程測量，現(xiàn)場查勘附近河流情況，了解排水路線和各排水涵閘能力，為水文分析成果提供可靠依據(jù)。

(2)選用附近雨量站暴雨資料，進行暴雨頻率分析計算，推求100年一遇暴雨量，推求出設(shè)計凈雨量。

(3)假定區(qū)域與大流域洪水同時發(fā)生，排澇涵處于防洪狀態(tài)，區(qū)域產(chǎn)水全部被堵在區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)澇，依據(jù)設(shè)計凈雨計算其產(chǎn)水量，根據(jù)繪制出的各排水區(qū)水位-面積-蓄水量曲線，確定內(nèi)澇水位。

3.2 計算過程

濱湖聯(lián)圩內(nèi)澇水位高低取決于圩區(qū)蓄水量的大小，其蓄水量的大小來自于來水量與出水量的不同組合，圩區(qū)來水量主要由天然降雨產(chǎn)生，出水量主要通過涵閘和泵站自排、抽排進入巢湖、杭埠河，因此內(nèi)澇水位根據(jù)調(diào)洪演算推算的蓄水量，依據(jù)圩區(qū)水位(高程)～蓄水容積關(guān)系推求。根據(jù)沿湖圩區(qū)實驗和調(diào)查資料，結(jié)合排澇工程分析，濱湖聯(lián)圩易形成最高內(nèi)澇水位條件是：汛期最大3 d暴雨由于外河水位高，圩內(nèi)水量無法通過涵閘和泵站自排，僅靠圩內(nèi)泵站強排的組合。故本報告分析最高內(nèi)澇水位計算時段為3 d。

調(diào)洪演算采用水量平衡方程為：

V2-V1=RΔtF/10-qΔt/10 000

式中：V1、V2為計算時段始末的圩內(nèi)蓄水量,萬m3；RΔt為計算時段凈雨量,mm；F為流域面積,km2;q為圩內(nèi)排水流量,m3/s；△t為計算時段,s。

根據(jù)水量平衡原理，圩區(qū)來水量由設(shè)計面凈雨量推算，凈雨量計算時段采用3 d；圩區(qū)排水量分別采用泵站停排、部分運行、按排澇能力運行三種工況計算排水量。

3.2.1 水位-蓄水容積曲線

根據(jù)現(xiàn)場地形查勘和1∶10 000地形圖量算的濱湖聯(lián)圩水位(高程)-蓄水容積關(guān)系(采用黃海高程)見表1，得到水位(高程)-蓄水容積關(guān)系曲線如圖1所示。根據(jù)區(qū)域排水系統(tǒng)的布局、現(xiàn)狀地面高程及排澇泵站設(shè)計水位的情況，考慮到圩內(nèi)遭遇50年一遇超標(biāo)準(zhǔn)暴雨時，地勢高的羅靳排水區(qū)水量會通過圩內(nèi)撇洪溝(設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇)漫溢至其他地勢低的排水區(qū)，確定常水位(起調(diào)水位)為羅靳站、大興圩西站兩站進水池最低運行水位的平均水位5.6 m，相應(yīng)蓄水容積V1為300萬m3。

表1 濱湖聯(lián)圩水位(高程)-蓄水容積關(guān)系表

圖1 濱湖聯(lián)圩水位(高程)-蓄水容積曲線圖

3.2.2 內(nèi)澇水位計算

(1)泵站未運行排澇。濱湖聯(lián)圩匯水面積為17.7 km2，3 d設(shè)計凈雨50年一遇為380.6 mm、100年一遇為449.6 mm，最大3 d雨量產(chǎn)生的水量見表2。根據(jù)調(diào)洪演算，由水位(高程)-蓄水容積關(guān)系曲線查得的濱湖聯(lián)圩內(nèi)澇水位計算成果見表2。

表2 濱湖聯(lián)圩泵站未運行排澇條件下內(nèi)澇水位計算成果表

(2) 泵站部分運行排澇。濱湖聯(lián)圩現(xiàn)有泵站排澇能力為8.65 m3/s，按其排澇能力的1/2計算，3 d外排水量為138萬m3。根據(jù)水量平衡方程調(diào)洪計算，泵站運行排澇條件下濱湖聯(lián)圩設(shè)計內(nèi)澇水位計算成果見表3。

表3 濱湖聯(lián)圩泵站部分運行排澇條件下內(nèi)澇水位計算成果表

(3) 泵站運行排澇。濱湖聯(lián)圩現(xiàn)有泵站排澇能力為8.65 m3/s，按其排澇能力計算，3天外排水量為275萬m3。根據(jù)水量平衡方程調(diào)洪計算，泵站運行排澇條件下濱湖聯(lián)圩設(shè)計內(nèi)澇水位計算成果成果見表4。

表4 濱湖聯(lián)圩泵站運行排澇條件下內(nèi)澇水位計算成果表

4 結(jié) 論

濱湖聯(lián)圩內(nèi)澇水位計算分別采用了泵站未運行排澇和泵站部分運行排澇以及泵站運行排澇三種工況進行調(diào)洪演算，從偏安全角度以及濱湖聯(lián)圩防洪排澇工程的不斷完善等方面考慮，建議采用泵站部分運行排澇條件下推求的內(nèi)澇水位計算成果，即：濱湖聯(lián)圩50年一遇內(nèi)澇水位7.36 m、100年一遇內(nèi)澇水位7.60 m。