环巢湖大道三岔河湿地复线工程内涝水位分析

周 俊

(合肥环科工程设计咨询有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概况

环巢湖旅游大道建设初期，由于受到地形、地貌影响，为保护三岔河生态湿地并降低工程规模，肥西县境内木兰村至杭埠河大桥段，全长约8.7 km，采用双向两车道标准，以路代堤，线形利用大堤布设，其功能定位以旅游观光为主，因此线形指标相对较低。随着周边经济建设与旅游开发，造成已建成的环巢湖大道三岔河湿地段势必难以满足区域过境交通和旅游高峰期交通需求；同时每年入汛，合肥市遭遇强降雨，巢湖水位持续上涨，该段路基宽度较窄，存在水毁隐患，因此为满足日益增长的交通量需求及提高环巢湖大道的防洪能力，对环巢湖旅游大道肥西县境内木兰村至杭埠河大桥段约8.7 km段道路实施加宽改造。研究内容为路基设计标准对应的防洪标准为滨湖联圩100年一遇的内涝水位。

2 河流水系及滨湖联圩

环巢湖大道三岔河湿地复线工程涉及主要水系有巢湖、杭埠河及其支流丰乐河等。滨湖联圩位于肥西县三河镇，杭埠河入湖口左岸，属杭埠河、巢湖两水系，保护面积17.7km2，圩内辖6个村，保护田亩为12 370亩，人口12 000人，地势自西北向东南缓倾，地面高程3.2～9.9 m，圩内涝水主要通过涵闸和泵站自排、抽排进入巢湖、杭埠河，汛期来水时，外河水位上涨较快，受外河水位顶托和圩内泵站装机不足、排水渠系不畅等影响，圩区内水外排难度加大，加剧了圩区洪涝灾害。滨湖联圩现有排涝泵站8座，设计排涝标准为10年一遇，排涝采用3d暴雨3d排至作物耐淹水深，总装机1 135 kw，总排水能力8.65 m3/s。

3 内涝水位分析

3.1 分析方法

(1)走访圩口地附近群众，了解历年最高洪水位和洪涝灾害，进行实地高程测量，现场查勘附近河流情况，了解排水路线和各排水涵闸能力，为水文分析成果提供可靠依据。

(2)选用附近雨量站暴雨资料，进行暴雨频率分析计算，推求100年一遇暴雨量，推求出设计净雨量。

(3)假定区域与大流域洪水同时发生，排涝涵处于防洪状态，区域产水全部被堵在区域内产生内涝，依据设计净雨计算其产水量，根据绘制出的各排水区水位-面积-蓄水量曲线，确定内涝水位。

3.2 计算过程

滨湖联圩内涝水位高低取决于圩区蓄水量的大小，其蓄水量的大小来自于来水量与出水量的不同组合，圩区来水量主要由天然降雨产生，出水量主要通过涵闸和泵站自排、抽排进入巢湖、杭埠河，因此内涝水位根据调洪演算推算的蓄水量，依据圩区水位(高程)～蓄水容积关系推求。根据沿湖圩区实验和调查资料，结合排涝工程分析，滨湖联圩易形成最高内涝水位条件是：汛期最大3 d暴雨由于外河水位高，圩内水量无法通过涵闸和泵站自排，仅靠圩内泵站强排的组合。故本报告分析最高内涝水位计算时段为3 d。

调洪演算采用水量平衡方程为：

V2-V1=RΔtF/10-qΔt/10 000

式中：V1、V2为计算时段始末的圩内蓄水量,万m3；RΔt为计算时段净雨量,mm；F为流域面积,km2;q为圩内排水流量,m3/s；△t为计算时段,s。

根据水量平衡原理，圩区来水量由设计面净雨量推算，净雨量计算时段采用3 d；圩区排水量分别采用泵站停排、部分运行、按排涝能力运行三种工况计算排水量。

3.2.1 水位-蓄水容积曲线

根据现场地形查勘和1∶10 000地形图量算的滨湖联圩水位(高程)-蓄水容积关系(采用黄海高程)见表1，得到水位(高程)-蓄水容积关系曲线如图1所示。根据区域排水系统的布局、现状地面高程及排涝泵站设计水位的情况，考虑到圩内遭遇50年一遇超标准暴雨时，地势高的罗靳排水区水量会通过圩内撇洪沟(设计标准为10年一遇)漫溢至其他地势低的排水区，确定常水位(起调水位)为罗靳站、大兴圩西站两站进水池最低运行水位的平均水位5.6 m，相应蓄水容积V1为300万m3。

表1 滨湖联圩水位(高程)-蓄水容积关系表

图1 滨湖联圩水位(高程)-蓄水容积曲线图

3.2.2 内涝水位计算

(1)泵站未运行排涝。滨湖联圩汇水面积为17.7 km2，3 d设计净雨50年一遇为380.6 mm、100年一遇为449.6 mm，最大3 d雨量产生的水量见表2。根据调洪演算，由水位(高程)-蓄水容积关系曲线查得的滨湖联圩内涝水位计算成果见表2。

表2 滨湖联圩泵站未运行排涝条件下内涝水位计算成果表

(2) 泵站部分运行排涝。滨湖联圩现有泵站排涝能力为8.65 m3/s，按其排涝能力的1/2计算，3 d外排水量为138万m3。根据水量平衡方程调洪计算，泵站运行排涝条件下滨湖联圩设计内涝水位计算成果见表3。

表3 滨湖联圩泵站部分运行排涝条件下内涝水位计算成果表

(3) 泵站运行排涝。滨湖联圩现有泵站排涝能力为8.65 m3/s，按其排涝能力计算，3天外排水量为275万m3。根据水量平衡方程调洪计算，泵站运行排涝条件下滨湖联圩设计内涝水位计算成果成果见表4。

表4 滨湖联圩泵站运行排涝条件下内涝水位计算成果表

4 结 论

滨湖联圩内涝水位计算分别采用了泵站未运行排涝和泵站部分运行排涝以及泵站运行排涝三种工况进行调洪演算，从偏安全角度以及滨湖联圩防洪排涝工程的不断完善等方面考虑，建议采用泵站部分运行排涝条件下推求的内涝水位计算成果，即：滨湖联圩50年一遇内涝水位7.36 m、100年一遇内涝水位7.60 m。