蕪湖縣南湖流域防洪規劃方案

孫翔 紀利

一、南湖流域基本情況

南湖流域位于安徽省蕪湖縣城南部，流域面積為17.3km2，上游為丘陵地形，下游為南湖水面，水面約為0.7km2，地勢東高西低，流域上游有灣石公路和皖贛鐵路貫穿，流域來水匯入下游南湖，經南湖泵站（閘）入青弋江。南湖至土地灣后下游始有堤防，右岸堤防從南湖泵站～土地灣全長約2.5km，保護蕪湖縣城，堤頂高程為13.6～14.6m，左岸堤防從南湖泵站接高地，全長約1.9km，保護蕪湖縣的新圩，堤頂高程為13.5～14.5m。

堤防兩側圩區澇水不入南湖，南湖站僅抽排流域內上游來水，設計流量為8.4m3/s，總功率660kW，進水池設計水位為10.4m，最低運行水位為9.5m，最高運行水位為11.5m；泵站出口設自排閘為2m×2.5m。

二、存在問題

（1）流域內堤防堤頂高程在14m左右，整體防洪能力達不到防洪要求；

（2）堤防填筑質量較差，堤身房屋林立，存在堤基滲漏等多種隱患。

三、設計標準

南湖屬蕪湖縣城市總體規劃范圍內，此次選取南湖治理標準為20年一遇。

四、水文分析

1.降雨遭遇分析

南湖流域附近有灣沚站，建于1957年，本次通過統計灣沚站雨量大于100mm降雨且青弋江水位超過9.5m的工況來分析遭遇情況。

2.典型年選取

南湖流域為青弋江支流，主要為山丘區洪水，出口有南湖站，流域內洪水位受青弋江外河水位、流域內降雨量及泵站規模等因素綜合影響，防洪形勢較為復雜，根據流域內發生大于100mm雨且外江水位高于9.5m的工況來看，自建站以來共發生了14起。根據降雨、外河水位遭遇特性，綜合選取最為惡劣的1980年、1984年、1999年及2016年洪水為典型年洪水進行計算。

3.凈雨計算

選取典型年發生日期的最大3d降雨作為計算長度，降雨形成洪水大小取決于實際產生的凈雨，凈雨計算由降雨量根據1997年編制的《皖南山區次降雨徑流關系分析》報告中“沿江片次降雨徑流”關系線計算，汛期土壤飽和含水量（Im）為60mm，前期雨量（Pa）消退系數（K）為0.80。

經分析計算來看，2016年洪水對于南湖流域來看組合最為惡劣，超過50年一遇，約相當于60年一遇；1999年次之，約30年遇；1984年排在第三位，約20年一遇；1980年排第四位，約15年一遇。

4.洪水過程線

山丘區來水過程根據各大水年逐時段降雨量采用1975年《水文手冊》中的納希瞬時單位線法計算。流域內南湖水面面積較大，規劃將山丘區來水和湖面產水疊加，生成洪水過程線。

五、南湖治理規劃方案

1.南湖規劃方案擬定

南湖流域的防洪方案與泵站規模、關閘水位、調蓄庫容等關系密切，根據南湖流域的水利工程現狀、外洪水位遭遇情況，提出以下幾個規劃方案：

方案一，維持現有泵站規模不變，經南湖調蓄后，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，分析各典型年的閘上水位情況。

方案二，擬不加高堤防，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，現狀堤防14.0m，控制南湖水位不超過13.0m，分析各典型年需要泵站的規模。

方案三，擬按降低堤防高度需要，按泵站9.5m、10m及10.5m起排，控制南湖水位不超過12.0m（規劃堤頂高程為13.0m），分析各典型年需要泵站的規模。

2.調洪原則

雨前，若外河水位低于起排水位，則為南湖閘開閘狀態，南湖水位保持與外河水位一致，若外河水位高于起排水位，則南湖水位取起排水位。

各方案的起排水位即為南湖汛前控制水位，泵站開機后，南湖水位接下降至9.5m泵站關機。

調洪過程中，閘上水位高于閘下水位時，南湖閘開閘，南湖站同時抽排。

閘下水位高于閘上水位時，鳳凰閘關閘。

3.調洪演算成果

各方案調洪演算成果見表1。

表1 南湖各方案調洪演算表

4.調洪方案分析

①1980年（約為15年一遇）

從方案一的3種起排水位來看，1980年不同的起排水位下閘上水位在12.0m左右，因為外河水位相對較低不超過11.55m，閘上水位較高時鳳凰閘為開閘狀態，控制水位上升。從1980調算來看，鳳凰閘泄流規模過小，導致閘上閘下最大水位差達到約50cm。從方案二的3種起排水位來看，即不加高堤防情況下，現狀泵站規模均滿足防洪要求；從方案三的3種起排水位來看，南湖水位控制在12.0m以內，僅有起排水位10.5m時需加泵站9m3/s。

②1984年（約為20年一遇）

1984年降雨前閘下水位較低，為開閘狀態，隨著外河水位的迅速上升，鳳凰閘關閘。從方案一的3種起排水位來看，1984年不同起排水位下閘上水位在13.0m左右，在10.5m起排水位情況下，達到13.14m。從方案二的3種起排水位來看，即不加高堤防情況下，起排水位9m、9.5m時現狀泵站規模可以滿足防洪要求，但按10.5m起排時，需要泵站規模達到10.8m3/s，泵站需要擴建2.4m3/s；從方案三的3種起排水位來看，南湖水位控制在12.0m以內，各起排水位下均需要擴建泵站規模為16m3/s以上。在方案三中出現的泵站規模大于1999年和2016年，是因為1984年雖洪量排第三，但峰量最大。

③1999年（約為30年一遇）

從方案一的3種起排水位來看，1999年不同起排水位下閘上水位在12.92～13.41m左右，若泵站規模不變，10.0m、10.5m起排水位下，需要適當加高堤防。從方案二的3種起排水位來看，即不加高堤防情況下，起排水位9m時現狀泵站規模可以滿足防洪要求，但按10.0m、10.5m起排時，需要泵站規模分別達到9.7m3/s和11m3/s；從方案三的3種起排水位來看，南湖水位控制在12.0m以內，各起排水位下均需擴建泵站規模為 6.7～12.6 m3/s。

④2016年（約為60年一遇）

從方案一的3種起排水位來看，2016年不同起排水位下閘上水位均超過13.3m，若泵站規模不變，各方案均需要適當加高堤防。從方案二的3種起排水位來看，即不加高堤防情況下，3種起排水位均需要擴建泵站，需要泵站規模分別達到12m3/s、12.5m3/s和 15.2m3/s；從方案三的 3種起排水位來看，南湖水位控制在12.0m以內，各起排水位下均需擴建泵站，規模為 8.8～12.6m3/s。

5.推薦方案

從四個典型年結果分析來看，從經濟等綜合角度考慮，本次推薦起排水位10.0m，現狀泵站規模不變，閘上水位控制在13.0m。

六、南湖治理加固方案

根據規劃方案提出維持現有泵站規模不變，設計洪水位為13.0m，堤頂高程14.0m，堤防標準斷面為堤頂寬9.0m，迎水坡坡比為1∶3，背水坡坡比為1∶5，堤頂設置道路，道路形式為瀝青道路。

堤頂道路橫斷面布置為：1m路肩＋5m行車道＋3m游步道＝9m。行車道橫坡1%，土路肩橫坡3%。路基寬度為8.0m，路面寬度采用7.0m，為保護路面，路面兩側設混凝土路緣石。路面結構：面層采用厚4cm細粒式瀝青混凝土面層，6cm中粒式瀝青混凝土，基層采用厚20cm的5%水泥級配碎石穩定層，底基層采用20cm石灰改良土底基層。

主要工程量為：堤身加固土方約為 28.50萬 m3，新建堤頂道路2.5km，新建兩座穿堤涵洞，永久征地91.82畝，工程總投資估算為2850萬（不含移民征地費用）。

七、結語

本次設計通過對城市水系的水位控制研究，盡可能列出各種工況，分析相應方案下的工程規模及投資比較，為當地政府在綜合滿足防洪要求和其他需求提供決策依據。目前，蕪湖縣南湖治理工程規劃方案已基本選定，工程正在進行下一步設計階段