铜陵市中心城区黑砂河片区防洪方案研究

张 靓 夏文博 孙 翔 王艳艳

一、基本情况

铜陵市位于安徽省中南部、长江下游，在皖中南地区具有独特的区位优势和交通优势。黑砂河片区位于主城区，东邻红星河排区，西临新民圩排区，北接西湖排区，南连狼尾湖排区，黑砂河片区面积14.5km2。研究区域内主要河流为黑砂河，总长约6.0km，其中流经市区段已修建了砌石混凝土盖板暗沟，为市区主要排水渠道，经黑砂河闸入江。

黑砂河河道防洪标准为20～50年一遇，河道设计水位根据关闸水位15.2m遭遇黑砂河20年一遇洪水推算，设计水位为15.2～16.11m（河口～新光渠）。黑砂河堤防主要位于下游入长江口处，全长2.84km（左堤 1.73km，右堤 1.11km），均为土堤，堤顶高程16.58～17.47m，堤顶宽4.5～5.5m。黑砂河河口建有黑砂河闸，过流能力为47.0m3/s。

二、存在问题

黑砂河流域存在的主要问题是：2001年长江南岸防洪江堤建设时，在黑砂河河口修建了封闭堤防和穿堤涵洞，当长江洪水位高于15.2m时，关闸以防止江水倒灌；但关闸后，黑砂河流域内部发生降雨，导致流域洪水无出路，且黑砂河闸的设计标准偏低，泵站排涝能力不足，暴雨难以及时输送和排泄，极易形成局部地段内涝，淹没铜陵市周边排区。

三、防洪方案

黑砂河片区的防洪方案与泵站规模、关闸水位、调蓄库容等关系密切。依据黑砂河流域水利工程现状，根据历年来发生实测降雨及江水位遭遇情况，按50年一遇防洪标准进行研究，对开闸期的黑砂河防洪水位进行复核，分析关闸期河口泵站方案。

1.关闸方案

（1）关闸水位

黑砂河现状关闸水位为15.2m，考虑到黑砂河两岸堤防已按关闸水位15.2m的工况进行了治理，此次方案关闸水位仍采用15.2m。

（2）关闸期降雨分析

经对（1951～2016年）长江发生高水位年份和当年实测降雨组合分析，关闸期间日最大降雨73.5mm发生在1954年（当日横港实测江水位为15.57m），故以1954年作为典型年进行泵站流量设计。

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（3）泵站规模

根据黑砂河周边地形及水利工程情况，本次对两个方案进行比较：一为黑砂河河口建站方案（或建移动泵站）；二为利用新民圩内新民圩站代排。

根据关闸期降雨分析，关闸期需要抽排最大降雨为73.5mm，按降雨径流关系皖南山丘区P+Pa～R关系，可以得出净雨48.2mm，按1984年办法雨型分配后，分析出关闸期黑砂河流域最大洪峰流量为19.7m3/s，新民圩圩内因降雨产生的流量为3.98m3/s。

方案一：河口建站，由于黑砂河关闸水位为15.2m，故关闸后黑砂河内水位已达15.2m，进一步利用黑砂河调蓄的空间有限，从安全角度考虑，不考虑黑砂河调蓄，故相应新建黑砂河站规模为19.7m3/s。

方案二：利用新民圩站代排，在黑砂河左堤建闸，将洪水放入新民圩渠内，由新民圩站代为抽排。因此，新民圩站的规模由两种工况决定，一是内部遭遇50年一遇降雨，此时黑砂河开闸，洪水可自排入江，新民圩站仅需抽排新民圩内涝水即可，根据新民圩排水区排涝成果，按照现状水面率需要建设泵站26.4m3/s；二是黑砂河闸关闸，此时计算内部发生的降雨为73.5mm，新民圩站需抽排新民圩内涝水和黑砂河流域洪水，根据调洪分析，水面率按照现状2%，调蓄水深按0.7m考虑，新民圩站需要建设的规模为19.8m3/s。由此可见，利用新民圩站代排黑砂河洪水，基本不需要扩大按排涝要求规划的新民圩站的规模，仅需要在黑砂河左堤修建相应规模的控制闸即可，控制闸规模为19.7 m3/s。

从两个方案的比较来看，在投资、占地、防汛压力、后期维护费用来看，方案二较方案一更优。推荐方案二，即利用新民圩站代排方案。

2.开闸方案

（1）开闸期长江水位与降雨分析

此次通过分析大于70mm降雨与相应横港水位情况来分析遭遇情况。

（2）开闸期河道水位及规模复核

经对（1951～2016年）铜陵降雨资料与横港水位站分析来看，新中国成立以来，在铜陵沿江片未发生最大1d超过大246mm的降雨，而发生前10位的较大降雨，遭遇相应的江水位均未超过黑砂闸的关闸水位。

由此可见，开闸期规划设计水位和河道规模能满足新中国成立以来黑砂河流域发生的历次洪水。

（3）黑砂河闸规模复核

现有黑砂河闸始建于2001年，原设计标准为10年一遇，对应流量为47.0m3/s，随着城市的发展，黑砂河闸已不能满足过流要求，本方案拟拆除重建。

铜陵市城市规划范围内缺乏水文资料，特别是无流量资料，无法直接推求山丘区的设计洪水，根据《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》和“铜陵市暴雨强度公式”计算出黑砂河各排水区设计洪水成果，采用同频率叠加，计算出黑砂河汇水区设计洪峰流量79.0 m3/s。故黑砂河闸规模为79.0m3/s。

四、治涝方案

根据《铜陵市城市总体规划》，经过黑砂河排水入长江的排区有黑砂河排水区和露采排水区2片，总面积14.5km2。爱国渠是露采排片的主要排水渠，其他各条道路的雨水都可依地形排入爱国渠。目前爱国渠及铁路涵洞已扩建，解决了新光村附近积水问题。黑砂河排片汇水面积约10km2，经过多年的建设，排水管网已初具规模。区域内长江西路片区地势较低，需通过五公里泵站抽排入黑砂河，五公里排涝泵站承担1.5km2汇水面积排水任务。根据复核现状五公里泵站规模不满足要求，需对其进行扩建，在现状13.5m3/s基础上扩建至16.5m3/s。

五、结语

防洪工程方案的实施将增强城区防御洪水的能力，将有利于提高铜陵市区防洪除涝能力，黑砂河流域防洪标准由10～20年一遇提高到50年一遇，有力保障了铜陵市经济和社会的可持续发展，有利于维护安定团结的社会局面。同时，防洪工程方案的实施将增强城区防御洪水的能力，为城区居民提供稳定的生产和生活环境，改善沿江（河）城区生态和旅游环境，防洪效益、环境效益和社会经济效益显著■