淮南市大通路变电站站址洪涝水位分析

2021-12-23乐红玲

工程与建设 2021年5期

关键词：塘湖汇水区淮南市

乐红玲

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽合肥 230088)

1 基本情况

淮南市大通路110 kv变电站，位于淮南市大通区内洞山东路与民主南路交口，站址沿着与民主南路平行的方向呈长方形布置，现状地貌为广场平地，平均高程38 m(85黄海高程基准面，下同)，用地总面积20亩。

变电站的新建，能有效缓解淮南市大通区电网的供电压力，在改善当地电网结构和提高区域供电可靠性方面，都发挥着重要的作用，也为更好地服务大通区经济社会发展进一步夯实了保障基础。

为保证变电站的防洪安全，本文对站址处外河及内涝水位进行分析，提出站址处50年一遇的设计水位推荐采用值，为项目单位确定站址处基面高程提供必要参考，同时也为其他同类工程提供借鉴方法。

1.1 大通区概况

大通区隶属于安徽省淮南市[1]，位于淮南市区东部，舜耕山北麓，淮河南岸，北与潘集区隔河相望，东有上窑山、高塘湖，西与田家庵区交界。处于淮河流域江淮丘陵地带的北缘，由丘陵、河流、低山、湖泊、河湾构成了丘陵和平原两大地貌特点，总体地势南高北低。大通区位于中纬度地区，地处亚热带和暖温带过渡地带，属暖温带半湿润季风气候区，气候特点四季分明，季风显著，光照充足，无霜期长。多年平均降雨量为950～1 000 mm，降雨年际年内分配极不均衡，且大部分集中在汛期6-9月份，占全年降雨量的60%以上。

近年来，淮南市凭借“三山三水”(“三山”指八公山、舜耕山和上窑山，“三水”指淮河、瓦埠湖和高塘湖)的有利生态环境，大力发展建设山水园林的宜居生态城市。大通区则坐拥其中的“两山两水”优质资源(舜耕山、上窑山、淮河和高塘湖)，依托合淮蚌城际铁路，持续向东发展滨湖新区，打造集山水特色和新兴产业聚集为一体的生态宜居城[2]。

1.2 站址概况

变电站站址位于淮南市大通区主城区内，10 km以东与高塘湖相邻，5 km以北和淮河干流相依，西与田家庵主城区紧连，南倚舜耕山北麓与山南新城区相隔。站址位于淮南市大通区最西部，距离西边紧连的田家庵区直线距离不到1 km，距离大通区政府直线距离仅300 m。

具体位于洞山东路与民主南路交口，现状地貌为广场平地，平均高程38 m。站址东侧为县道民主南路，距离约20 m，县道路面高程与站址地面高程基本齐平；南侧为洞山东路(S334省道)，距离约为30 m，路面平均高程40.3 m；西侧均为淮南市建成区；北侧距合淮蚌城际铁路约1 km。

站址位置及地形如图1和图2所示。

图1 大通路变电站站址位置图

图2 大通路变电站站址位置地形图

2 洪涝水位分析

2.1 防洪标准

淮南市大通路变电站为110 kV，根据其重要性及防洪标准(GB50201-2014)关于110 kV及以上的高压、超高压和特高压变电设施防护等级和防洪标准的规定，确定其防护等级为Ⅲ等，防洪标准为50年一遇。

2.2 外河洪水分析

2.2.1 淮河

淮河发源于河南省桐柏山[3]，流经豫、皖、苏三省，于江苏三江营入长江，全长1 000 km[3]。流域面积18.7万km2，王家坝以上控制流域面积3.1万km2，正阳关、蚌埠、洪山头控制的流域面积分别为8.9万km2、12.1万km2和12.9万km2。正阳关以上来水面积占洪山头以上总面积的69%。正阳关是淮河上中游洪水的主要汇集点，几乎控制了上游山区的全部来水。安徽省淮河干流上起洪河口，下至洪山头，全长431 km，省内流域面积6.7万km2。淮河正阳关以上河道洪水比降约6万分之一；正阳关以下河道洪水比降为3～4万分之一。

根据《淮河流域防洪规划》[4]，淮河干流各主要节点的设计水位是：王家坝29.2 m，王截流28.0 m，正阳关26.4 m，涡河口23.39 m，吴家渡22.48 m，浮山18.35 m。相应淮南段主要控制断面设计洪水位为凤台峡山口25.55 m，淮南田家庵24.53 m。

淮河干流正阳关以上28 km处建有临淮岗洪水控制工程，按100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。设计洪水位28.41 m，相应滞洪库容85.6亿m3，下泄流量7 362 m3/s；校核洪水位29.49 m，相应滞洪库容121.3亿m3，下泄流量17 965 m3/s。临淮岗洪水控制工程将淮河中游正阳关以下淮北大堤及城市圈堤的防洪标准由不足50年一遇提高到100年一遇。

变电站站址位于淮河南岸的淮南城市圈堤保护范围内，配合临淮岗工程的运用，可抵御淮河干流100年一遇洪水。因此，站址选择满足防御淮河干流50年一遇洪水标准的要求。

2.2.2 高塘湖

高塘湖又称窑河洼地，湖区通过窑河闸、窑河与淮河相通。在淮河中游南岸，跨淮南、凤阳、长丰、定远等1市3县，南纳青络河、沛河、洛涧河等来水，北经窑河闸泄入淮河。原系淮河支流窑河河道，由于泥沙封淤河口，积水成湖。湖底高程15.0 m，正常水位17.5 m，长20.0 km，最大宽3.0 km，平均宽2.45 km，湖岸长85 km，湖面面积49.0 km2，平均水深1.73 m，蓄水量0.85亿m3。为充分利用当地水资源，近年来基本控制正常蓄水位在18～18.5 m之间[5]。

高塘湖流域多年平均降水量897 mm，汛期(6～9月)降雨量一般占全年的70%左右，流域多年平均水面蒸发量为957 mm。多年平均入湖径流量为2.48亿m3。根据1993年10月安徽省水利设计院编制的《高塘湖防洪排涝规划报告》以及实测水位资料统计分析，高塘湖50年一遇洪水位为23.5 m。已建的高塘湖排涝站，设计流量为150 m3/s，起排水位19.5 m，中等以上洪水情况下的排洪效果较为明显，50年一遇洪水位可降低至22.5 m[6]，低于变电站站址现状高程的38 m。

变电站站址位于淮南城市圈堤保护范围内，主要依靠陈庄隔堤防御高塘湖流域洪水，现有陈庄隔堤按防御高塘湖50年一遇洪水标准建设，故站址选择满足防洪要求。

2.2.3 外洪影响分析

淮南市位于淮河中游，防洪任务十分突出，是国家第一批公布的25个重点防洪城市之一，也是安徽省重要的工业城市，是我国大型能源基地之一。根据《淮南市城市防洪规划》(修编)[7]，淮南市原主城区防洪标准采用100年一遇，主城区扩展区滨淮片区和唐山片区，以及高塘湖新区防洪标准为50年一遇。本文研究拟新建的大通路变电站站址，位于淮南市大通区，属于原主城区城市范围内，原主城区由淮南城市防洪圈堤保护。淮南市城市防洪圈堤由城市沿淮防洪堤及东部高塘湖陈庄隔堤构成。其中，沿淮城市防洪堤由黑李段、老应段、耿石段、田家庵堤圈、窑河封闭堤西段组成，全长41.22 km，可防御淮河干流100年一遇设计洪水；陈庄隔堤按防御高塘湖50年一遇洪水位建设，堤顶高程25.4 m，全长7.16 km。在淮河干流行洪区调整和建设工程完成后，通过上游临淮岗洪水控制工程的运用，可以达到100年一遇的标准；结合高塘湖排涝站的运用，陈庄隔堤也可防御高塘湖100年一遇洪水。

综上所述，现有的淮南市城市防洪体系满足大通路变电站站址处50年一遇的防洪要求。

2.3 内涝洪水分析

2.3.1 汇水区概况

根据《淮南市城市防洪规划》(修编)[7]中的分区排水规划，新建变电站站址位于淮南市大涧沟汇水区。

大涧沟汇水区主河道发源于骑山集园艺场附近，穿过洞山东路、洞大路火车站经建设路向北并于国庆路以南约200 m处向东穿过建设路、振兴路、最后过206国道入大涧沟，汇水面积22.96 km2，淮河干流为其最终涝水承泄区。汇水区整体地势南高北低，南部为由东至西隆起不连续的低山丘陵，为一斜坡地带，海拔约50 m以上，斜坡地带以下交错衔接洪冲积一、二级阶地，海拔分别为25 m以下和30～40 m。《淮南市城市防洪规划》(修编)[7]规划按照30年一遇标准开挖新建撇洪沟，将龙王沟上游汇水面积3.61 km2截入大涧沟水系，将大涧沟水系汇水面积增加至26.57 km2，同时规划扩建大涧沟排涝站，将设计流量提标至53 m3/s。

该区现状主要问题：一是排涝设施排涝能力不足，淮河水位高时造成关门淹，影响洛河电厂及206国道；二是沿建设路段部分道路未建设过水桥涵，致使洪水无出路，从而产生大面积的内涝。

基于《淮南市城市防洪规划》(修编)[7]中规划的以上治涝工程设施还未实施建设的现实和区内内涝存在的现状问题，本此分析选择最不利工况下的汇水区来进行站址处的内涝水位分析：大涧沟汇水面积采用规划工况下的26.57 km2，同时不考虑区内管网排水和排涝站抽排作用。

具体汇水区范围，如图3所示。

图3 大涧沟汇水区示意图

2.3.2 滞蓄容积分析

以上述大涧沟汇水区为计算单元，采用1∶10 000的航测图量算高程～面积关系数据，进而计算高程～库容关系。以20 m高程为汇水区起调水位，高程～面积～容积关系见表1。

表1 高程～面积～容积关系表

2.3.3 内涝影响计算

按照偏安全原则，当50年一遇洪涝遭遇最不利，涝水不能排出工况下区域内涝水位最高，本次内涝水位按此水情计算。考虑站址处距淮河干流直线距离较小，根据淮河洪水特性，以及该区域现状工程情况，当该区域发生50年一遇降雨时，不能排出的涝水时长长达30天左右。因此，本文分析过程中，选取最大30天降雨形成的涝水作为分析时段。不考虑周边管网排水和汇水区排涝站抽排，降雨所产生的径流全都蓄在区域的容积内。

根据安徽省水利水电勘测设计院1995年编制的《安徽省长短历时最大暴雨统计参数等值线图》[8]查算，最大30 d点暴雨量均值为285 mm，最大30 d点暴雨量Cv值为0.53，Cs=3.5Cv，从偏安全计，设计暴雨本次不计点面折扣系数，设计暴雨前期影响Pa采用60 mm，计算50年一遇最大30 d点暴雨量为778 mm，按淮北平原次降雨径流关系1号线成果[9]，通过降雨径流关系计算径流深为674 mm，则大涧沟汇水区50年一遇30天无外排内涝水量1 791万m3，对应50年一遇内涝水位为25.1 m。

计算得出的内涝水位远低于站址处现状地面高程，考虑到变电站以南为舜耕山低山群地带，山丘区降雨来水过程呈尖瘦状，特别是短历时的强降雨，可能造成过水区域水位短历时壅高，造成一定时段的地面积水，而变电站中电气等设施不能过水，否则容易发生安全事故及造成经济损失。基于站址处现状平均地面高程为38 m，站址处50年一遇内涝水位采用38.5 m。