陈瑶湖流域防洪规划方案研究

2023-10-22倪峰

中国水利 2023年18期

倪峰

（安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，230088，合肥）

陈瑶湖流域位于长江下游北岸，西接白荡湖流域，东南临长江，北至巢湖流域，与安徽省铜陵市主城区隔江相望，流域总面积706 km2，地跨铜陵市和芜湖市，其中铜陵市面积599 km2。由于流域总体地势较低，内部暴雨容易与长江高水位遭遇，历史上洪涝灾害频发。近年来，通过堤防加固、河道疏浚及排江泵站建设等一系列防洪排涝措施，流域防洪体系已基本形成。但随着铜陵市“拥江发展”战略的实施，流域现有以农排标准为主的防洪体系已无法满足铜陵市未来发展需求。因此，分析陈瑶湖流域在新形势下防洪存在的问题，提出相应防洪规划方案，对铜陵市乃至陈瑶湖流域经济社会发展意义重大。

一、流域水系概况

陈瑶湖流域内部主要由枫沙湖、陈瑶湖、竹丝湖三大水系组成。

枫沙湖水系主要为山丘区，其主要支流横埠河发源于枞阳、庐江两县交界的三官山，上游受马鞍山水库（中型水库）控制，下游至九儿潭闸进入圩畈区。在九儿潭闸分为两支，一支向南与汤沟河汇合后，在湖东闸处入江；另一支向东经枫沙湖湖区、横埠新后河，在梳妆台闸处入江。

陈瑶湖水系基本为圩畈区，湖区与枫沙湖通过双河口闸控制，实现分泄枫沙湖洪水。陈瑶湖水系内河道为圩区排水沟渠，同时也是枫沙湖下泄洪水的入江通道，主要水系有环圩干沟、沙池河、劳改河等。

竹丝湖水系在陈瑶湖流域内相对独立，来水经竹丝湖、横埠新后河，在梳妆台闸处直接入江。

二、防洪工程现状及存在问题

陈瑶湖流域总体地形北高南低，地形复杂，北部主要为山丘区，洪水汇流急，圩口小且分散，属铜陵“拥江发展”的主阵地，因此防洪任务较重；南部主要为圩区，圩口集中成片，但地势较低，同时也是上游洪水的主要入江通道，易受外江高水位顶托。为有效控制、排泄洪涝水，陈瑶湖流域兴建多座控制水闸、排洪泵站。流域主要控制闸、站基本情况如下：

①九儿潭闸。位于横埠河九儿潭，主要作用是控制横埠河洪水进入汤沟河所在圩区。

②双河口闸。位于横埠河枫沙湖和陈瑶湖之间，作用是控制两湖泊洪水，在枫沙湖洪水位过高时，将其洪水泄入陈瑶湖调蓄，最大分洪流量272 m3/s。

③湖东闸。位于汤沟河入江口，主要功能是拒江倒灌，以及结合九儿潭闸相机排泄上游横埠河洪水入江。

④梳妆台闸。位于横埠新后河入江口，主要功能是拒江倒灌，以及相机排泄枫沙湖洪水入江。

⑤中缺闸。位于陈瑶湖入横埠新后河处，主要功能是防止上游洪水倒灌，以及结合梳妆台闸相机排泄陈瑶湖洪水入江。

⑥小河口闸。为竹丝湖湖口控制闸，主要功能是防止外河洪水倒灌及排泄竹丝湖洪水。

⑦沙池闸、花园闸。主要功能是防止陈瑶湖洪水进入湖周圩区，同时通过沙池河、环圩干渠等排水河道及沙池、红旗等对江泵站排泄陈瑶湖洪水。

⑧湖东站和湖东二级站。均位于汤沟河入江口附近，其中湖东站主要任务是排涝排洪，设计流量17.7 m3/s，可代排汤沟河洪水约10 m3/s；湖东二级站主要任务是排泄汤沟河两侧圩口涝水和流域洪水，设计流量为30 m3/s，其中排圩、排洪流量分别约为20 m3/s、10 m3/s。因此，湖东站和湖东二级站排江总规模为40 m3/s，其中代排上游山丘区洪水约20 m3/s。

⑨沙池一站。位于陈瑶湖出口沙池河入江处，主要任务为排泄陈瑶湖洪水，兼排周边圩区涝水。沙池一站排洪流量为42 m3/s，排涝流量为38 m3/s。

⑩红旗站。位于红旗河入江口，主要任务为排泄圩区涝水，兼排陈瑶湖洪水，设计排涝、排洪流量均为48.5 m3/s。

陈瑶湖流域现状防洪控制工程概化图见图1。上述主要控制闸、站均已建成或即将建成，陈瑶湖流域的对江外排能力即将得到有效提高，但各闸、站规划设计时，其规模均按农排标准考虑。随着铜陵“拥江发展”战略的实施，铜陵市规划在本流域横埠后河以北、枫沙湖周边的丘圩区建设江北（港）新区，面积约40 km2。园区建设不仅增加了洪峰模数，减少了大水年可用于蓄洪的小型圩口数量，对枫沙湖洪水外排能力也提出了更高要求，亟须按照高水高排要求在枫沙湖出口增设新的排江泵站，保障铜陵江北（港）新区和枫沙湖周边区域的防洪安全。

图1 陈瑶湖流域现状防洪控制工程

三、防洪标准

陈瑶湖流域主要防洪保护对象包括铜陵江北（港）新区、沿湖沿河圩口以及老洲、周潭、陈瑶湖等乡镇镇区，根据《防洪标准》（GB 50201—2014）、《陈瑶湖流域治理规划》等相关标准规划，按照分区分级设防的原则，确定铜陵江北（港）新区防洪标准为50年一遇，主要乡镇镇区、千亩以上重点圩口防洪标准为20年一遇，其他圩口总体维持现状标准；流域内城镇、开发区排涝标准为20年一遇，农田排涝标准为10年一遇。

四、防洪规划思路及洪水出路安排

1.防洪规划思路

陈瑶湖流域防洪规划遵循“蓄泄兼筹，以泄为主”的方针，以提高流域总体防洪排涝能力为目标，综合考虑流域内经济社会发展，特别是铜陵江北（港）新区建设需求，确定陈瑶湖流域防洪规划思路：维持流域现状防洪工程体系总体布局，通过合理联圩并圩，加高加固堤防，实现圩口分级管理，优化防洪堤圈；按照高水高排的原则，在枫沙湖出口梳妆台闸附近，以及竹丝湖湖口小河口闸附近增建排洪泵站，扩大枫沙湖、竹丝湖直接排江能力，保障铜陵江北（港）新区以及湖区周边防洪安全；疏挖、加固下游圩区洪涝水输送通道，确保排洪泵站效益充分发挥。

2.洪水出路安排

本着先自排后抽排的原则，结合拟建梳妆台泵站，确定陈瑶湖流域洪水出路安排为：在充分利用梳妆台闸站、湖东闸站排水前提下，当枫沙湖水位达13.5 m并继续上涨时，开启双河口闸泄洪入陈瑶湖，以保持枫沙湖水位不高于13.5 m；陈瑶湖水位上涨超过10.0 m时，沙池一站开机抽排，若水位继续上涨，红旗、北埂等站开机代排洪水，水位继续上涨超过11.5 m时，流域内小圩口由小至大逐个有序进洪。

另外，竹丝湖是陈瑶湖流域内相对独立的部分，流域面积86 km2，湖口现状建有小河口闸，主要功能是防横埠河洪水倒灌及排泄竹丝湖洪水。由于竹丝湖湖区地势低洼，受长江和枫沙湖水位顶托影响，汛期湖水水位常常居高不下且湖水不能及时外排，导致沿湖众多圩口经常溃破成灾。因此，本着先自排后抽排的原则，结合拟建的竹丝湖泵站，确定竹丝湖流域洪涝水出路安排：尽量利用小河口闸、梳妆台闸自排入江，若无自排条件且当竹丝湖水位超过9.0 m 时，开机抽排湖水入横埠新后河，再由梳妆台站抽排入长江。

五、防洪规划方案

1.竹丝湖防洪规划方案

竹丝湖湖周主要防洪保护对象为大兴圩、前河联圩、潘德圩三个圩口以及牛埠镇镇区，其中大兴圩、前河联圩、潘德圩均为千亩以上重点圩口，共保护耕地0.62万亩（1亩=1/15 hm2，下同），保护人口0.4万人；牛埠镇地处竹丝湖东岸，是无为市南部重点镇，镇区规划人口3.2万人，规划用地面积2.08 km2。根据前述防洪标准，大兴圩、前河联圩、潘德圩以及牛埠镇镇区规划防洪标准均为20年一遇，但湖周堤防现状防洪标准仅约10年一遇，不能满足规划要求。本次拟将湖口位置的小河口闸拆除重建为排洪泵站，泵站排洪标准为20年一遇。

采用典型年静库容水量平衡法计算确定小河口站规模，20 年一遇典型年为1969 年和1977年。调算过程中，起排水位取竹丝湖正常蓄水位9.0 m，最高控制水位结合湖周堤防现状取11.0 m。具体调算原则为：当竹丝湖水位低于9.0 m 时，关闭小河口闸站；当竹丝湖水位高于9.0 m且高于横埠新后河水位、江水位时，通过小河口站自排闸入江；当竹丝湖水位高于9.0 m且低于横埠新后河水位、江水位时，关闭自排闸，通过泵站抽排入横埠新后河。根据调算成果，综合确定竹丝湖所需泵站规模为10 m3/s，具体调算成果见表1。

表1 各典型年竹丝湖所需排洪规模调算成果

2.枫沙湖、陈瑶湖防洪规划方案

（1）调算原则与方法

总体仍维持《陈瑶湖流域治理规划》推荐的防洪总体布局，即枫沙湖、陈瑶湖汛限水位（即泵站排湖起排水位）分别采用12.0 m、10.0 m；枫沙湖10年一遇~50年一遇防洪水位为13.5 m，陈瑶湖10年一遇、20年一遇、50年一遇防洪水位分别为10.5 m、11.0 m、11.5 m。遭遇1983年、2016年、2020年等20年一遇以上洪水时，枫沙湖水系按江北（港）新区规划范围外的0.5万亩以下圩口可以进洪考虑，可进洪圩口数量为9个，面积共0.8万亩；陈瑶湖水系可进洪圩口仍为6个，面积共1.4万亩。据此确定本次超标准洪水调算原则和方法：

①竹丝湖水系来水通过拟建的小河口站（10 m3/s）入横埠新后河进而入江。当竹丝湖水位低于9.0 m时，关闭小河口闸站；当竹丝湖水位高于9.0 m且高于横埠新后河水位、江水位时，通过小河口站自排闸入江；当竹丝湖水位高于9.0 m且低于横埠新后河水位，关闭自排闸，通过泵站抽排入横埠新后河。

②枫沙湖水系来水优先由九儿潭闸至湖东闸站（湖东站、湖东二级站总排洪规模20 m3/s）入江，当枫沙湖水位高于13.5 m时，关闭九儿潭闸。

③横埠河来水经湖东闸站排泄后，剩余水量经横埠后河入枫沙湖，调蓄后，当梳妆台闸内水位高于江水位时，自排入江；反之，关闭梳妆台闸拒江倒灌。梳妆台闸关闭后，若闸上水位高于起排水位12.0 m，开启梳妆台站抽排入江；反之，关闭梳妆台站。

④经湖东闸站、梳妆台闸站排泄后，枫沙湖水位仍高于设定洪水位13.5 m时，枫沙湖流域江北（港）新区规划范围外的0.5万亩以下圩口有序进洪（最大进洪面积0.8万亩），若水位仍高于13.5 m，开启双河口闸，将枫沙湖多余洪水泄入陈瑶湖，最大分洪流量272 m3/s。当枫沙湖水位降至13.5 m以下，并趋于稳定或继续下降时，关闭双河口闸。

⑤陈瑶湖水系来水及枫沙湖排泄洪水在陈瑶湖内调蓄后，如中缺闸、梳妆台闸、沙池自排闸具备自排可能，则陈瑶湖洪水经上述各闸自流排泄入江；在无自排条件下，则在陈瑶湖水位超过10.0 m且各泵站完成圩区排涝任务后，开启泵站抽排陈瑶湖洪水入江（沙池一站38 m3/s、北埂站23.5 m3/s、红旗站48.5 m3/s）。

⑥在沙池一站、北埂站开机情况下，如陈瑶湖水位进一步上升超过设定分洪水位（11.5 m）时，陈瑶湖6个蓄洪圩口按面积由小至大、距湖由近及远的原则逐个有序进洪（最大进洪面积1.4万亩）。

（2）调算成果

根据上述原则与方法，试算出各大水年所需的梳妆台站规模，见表2，可以看出：

表2 各大水年枫沙湖所需排洪规模调算成果

当发生10年一遇~20年一遇洪水时，在进行堤防达标建设的前提下，现有泵站规模可满足要求，因此推荐采用如下方案：枫沙湖和陈瑶湖水系堤防分别按13.5 m和11.5 m水位加高加固，水闸规模、汤沟河排江规模（40 m3/s）、陈瑶湖排江规模（110 m3/s）保持现状，流域无圩口进洪，即现状条件下仅需将陈瑶湖流域堤防按规划要求进行加固达标，就可防御10年一遇~20年一遇洪水。

新中国成立以来，陈瑶湖流域大洪水年份较多，其中超过20年一遇洪水年份有1954年、1983年、2016年、2020年，造成严重经济损失，威胁人民生命财产安全。为减少超标准洪水损失，使流域防洪能力适应经济社会发展要求，应进一步提高流域整体防洪能力。根据调算成果，流域现有泵站规模已不能满足铜陵江北（港）新区防洪要求，亟须按照高水高排要求在枫沙湖入江口位置增建排洪泵站，泵站规模为45 m3/s。据此确定遭遇超过20年一遇标准洪水时，规划枫沙湖和陈瑶湖水系堤防分别按13.5 m和11.5 m水位加高加固，水闸规模、汤沟河排江规模（40 m3/s）、陈瑶湖排江规模（110 m3/s）保持现状，但需在枫沙湖入江口增加排江规模45 m3/s。

3.推荐方案

综合分析，本文推荐陈瑶湖流域防洪总体方案是：竹丝湖来水利用小河口闸站（10 m3/s）排入横埠新后河进而入江；枫沙湖来水优先利用湖东闸站、梳妆台闸站排泄入江；枫沙湖防洪水位为13.5 m，上游洪涝水经湖东闸站（40 m3/s）、梳妆台闸站（45 m3/s）排泄后，当枫沙湖水位超13.5 m 时且继续上涨时，开启双河口闸向陈瑶湖泄洪，控制双河口闸最大分洪流量272 m3/s，当洪水位降至13.5 m以下时关闭双河口闸。陈瑶湖防洪水位为11.5 m，枫沙湖排泄洪水在陈瑶湖内调蓄后，如中缺闸、梳妆台闸、沙池自排闸具备自排可能，则陈瑶湖洪水经上述各闸自流排泄入江；在无自排条件下，则在陈瑶湖水位超过10.0 m且各泵站完成圩区排涝任务后，开启泵站抽排陈瑶湖洪水入江（沙池一站38 m3/s、北埂站23.5 m3/s、红旗站48.5 m3/s），水位至11.5 m且继续上涨时，按陈瑶湖6 个蓄洪圩口和枫沙湖0.5万亩以下圩口由小到大安排圩口有序分洪。