芜湖县南湖流域防洪规划方案

孙翔 纪利

一、南湖流域基本情况

南湖流域位于安徽省芜湖县城南部，流域面积为17.3km2，上游为丘陵地形，下游为南湖水面，水面约为0.7km2，地势东高西低，流域上游有湾石公路和皖赣铁路贯穿，流域来水汇入下游南湖，经南湖泵站（闸）入青弋江。南湖至土地湾后下游始有堤防，右岸堤防从南湖泵站～土地湾全长约2.5km，保护芜湖县城，堤顶高程为13.6～14.6m，左岸堤防从南湖泵站接高地，全长约1.9km，保护芜湖县的新圩，堤顶高程为13.5～14.5m。

堤防两侧圩区涝水不入南湖，南湖站仅抽排流域内上游来水，设计流量为8.4m3/s，总功率660kW，进水池设计水位为10.4m，最低运行水位为9.5m，最高运行水位为11.5m；泵站出口设自排闸为2m×2.5m。

二、存在问题

（1）流域内堤防堤顶高程在14m左右，整体防洪能力达不到防洪要求；

（2）堤防填筑质量较差，堤身房屋林立，存在堤基渗漏等多种隐患。

三、设计标准

南湖属芜湖县城市总体规划范围内，此次选取南湖治理标准为20年一遇。

四、水文分析

1.降雨遭遇分析

南湖流域附近有湾沚站，建于1957年，本次通过统计湾沚站雨量大于100mm降雨且青弋江水位超过9.5m的工况来分析遭遇情况。

2.典型年选取

南湖流域为青弋江支流，主要为山丘区洪水，出口有南湖站，流域内洪水位受青弋江外河水位、流域内降雨量及泵站规模等因素综合影响，防洪形势较为复杂，根据流域内发生大于100mm雨且外江水位高于9.5m的工况来看，自建站以来共发生了14起。根据降雨、外河水位遭遇特性，综合选取最为恶劣的1980年、1984年、1999年及2016年洪水为典型年洪水进行计算。

3.净雨计算

选取典型年发生日期的最大3d降雨作为计算长度，降雨形成洪水大小取决于实际产生的净雨，净雨计算由降雨量根据1997年编制的《皖南山区次降雨径流关系分析》报告中“沿江片次降雨径流”关系线计算，汛期土壤饱和含水量（Im）为60mm，前期雨量（Pa）消退系数（K）为0.80。

经分析计算来看，2016年洪水对于南湖流域来看组合最为恶劣，超过50年一遇，约相当于60年一遇；1999年次之，约30年遇；1984年排在第三位，约20年一遇；1980年排第四位，约15年一遇。

4.洪水过程线

山丘区来水过程根据各大水年逐时段降雨量采用1975年《水文手册》中的纳希瞬时单位线法计算。流域内南湖水面面积较大，规划将山丘区来水和湖面产水叠加，生成洪水过程线。

五、南湖治理规划方案

1.南湖规划方案拟定

南湖流域的防洪方案与泵站规模、关闸水位、调蓄库容等关系密切，根据南湖流域的水利工程现状、外洪水位遭遇情况，提出以下几个规划方案：

方案一，维持现有泵站规模不变，经南湖调蓄后，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，分析各典型年的闸上水位情况。

方案二，拟不加高堤防，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，现状堤防14.0m，控制南湖水位不超过13.0m，分析各典型年需要泵站的规模。

方案三，拟按降低堤防高度需要，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，控制南湖水位不超过12.0m（规划堤顶高程为13.0m），分析各典型年需要泵站的规模。

2.调洪原则

雨前，若外河水位低于起排水位，则为南湖闸开闸状态，南湖水位保持与外河水位一致，若外河水位高于起排水位，则南湖水位取起排水位。

各方案的起排水位即为南湖汛前控制水位，泵站开机后，南湖水位接下降至9.5m泵站关机。

调洪过程中，闸上水位高于闸下水位时，南湖闸开闸，南湖站同时抽排。

闸下水位高于闸上水位时，凤凰闸关闸。

3.调洪演算成果

各方案调洪演算成果见表1。

表1 南湖各方案调洪演算表

4.调洪方案分析

①1980年（约为15年一遇）

从方案一的3种起排水位来看，1980年不同的起排水位下闸上水位在12.0m左右，因为外河水位相对较低不超过11.55m，闸上水位较高时凤凰闸为开闸状态，控制水位上升。从1980调算来看，凤凰闸泄流规模过小，导致闸上闸下最大水位差达到约50cm。从方案二的3种起排水位来看，即不加高堤防情况下，现状泵站规模均满足防洪要求；从方案三的3种起排水位来看，南湖水位控制在12.0m以内，仅有起排水位10.5m时需加泵站9m3/s。

②1984年（约为20年一遇）

1984年降雨前闸下水位较低，为开闸状态，随着外河水位的迅速上升，凤凰闸关闸。从方案一的3种起排水位来看，1984年不同起排水位下闸上水位在13.0m左右，在10.5m起排水位情况下，达到13.14m。从方案二的3种起排水位来看，即不加高堤防情况下，起排水位9m、9.5m时现状泵站规模可以满足防洪要求，但按10.5m起排时，需要泵站规模达到10.8m3/s，泵站需要扩建2.4m3/s；从方案三的3种起排水位来看，南湖水位控制在12.0m以内，各起排水位下均需要扩建泵站规模为16m3/s以上。在方案三中出现的泵站规模大于1999年和2016年，是因为1984年虽洪量排第三，但峰量最大。

③1999年（约为30年一遇）

从方案一的3种起排水位来看，1999年不同起排水位下闸上水位在12.92～13.41m左右，若泵站规模不变，10.0m、10.5m起排水位下，需要适当加高堤防。从方案二的3种起排水位来看，即不加高堤防情况下，起排水位9m时现状泵站规模可以满足防洪要求，但按10.0m、10.5m起排时，需要泵站规模分别达到9.7m3/s和11m3/s；从方案三的3种起排水位来看，南湖水位控制在12.0m以内，各起排水位下均需扩建泵站规模为 6.7～12.6 m3/s。

④2016年（约为60年一遇）

从方案一的3种起排水位来看，2016年不同起排水位下闸上水位均超过13.3m，若泵站规模不变，各方案均需要适当加高堤防。从方案二的3种起排水位来看，即不加高堤防情况下，3种起排水位均需要扩建泵站，需要泵站规模分别达到12m3/s、12.5m3/s和 15.2m3/s；从方案三的 3种起排水位来看，南湖水位控制在12.0m以内，各起排水位下均需扩建泵站，规模为 8.8～12.6m3/s。

5.推荐方案

从四个典型年结果分析来看，从经济等综合角度考虑，本次推荐起排水位10.0m，现状泵站规模不变，闸上水位控制在13.0m。

六、南湖治理加固方案

根据规划方案提出维持现有泵站规模不变，设计洪水位为13.0m，堤顶高程14.0m，堤防标准断面为堤顶宽9.0m，迎水坡坡比为1∶3，背水坡坡比为1∶5，堤顶设置道路，道路形式为沥青道路。

堤顶道路横断面布置为：1m路肩＋5m行车道＋3m游步道＝9m。行车道横坡1%，土路肩横坡3%。路基宽度为8.0m，路面宽度采用7.0m，为保护路面，路面两侧设混凝土路缘石。路面结构：面层采用厚4cm细粒式沥青混凝土面层，6cm中粒式沥青混凝土，基层采用厚20cm的5%水泥级配碎石稳定层，底基层采用20cm石灰改良土底基层。

主要工程量为：堤身加固土方约为 28.50万 m3，新建堤顶道路2.5km，新建两座穿堤涵洞，永久征地91.82亩，工程总投资估算为2850万（不含移民征地费用）。

七、结语

本次设计通过对城市水系的水位控制研究，尽可能列出各种工况，分析相应方案下的工程规模及投资比较，为当地政府在综合满足防洪要求和其他需求提供决策依据。目前，芜湖县南湖治理工程规划方案已基本选定，工程正在进行下一步设计阶段