丁美峰
(安徽省六安水文水資源局,安徽 六安 237000)
獨山鎮(zhèn)境內(nèi)大部分為山地,約有130 km2。地勢西高東低,南高北低,地面高程一般在海拔150~300 m,獨山群峰海拔高度300~700 m。淠河流域地形特點是北低南高以及中間低東西高的狹長帶狀。在面積分布上,沿河平原洼地占12%,山區(qū)占71%,丘陵面積為17%。根據(jù)匯流條件和地形,劃分為佛子嶺、響洪甸水庫以上,山區(qū)為主,總流域面積3 230 km2;劃為中游的是兩庫壩下至橫排頭,屬于山丘區(qū);劃分為下游的是橫排頭至河口,只要是平原洼地和丘陵,流域整體面積為1 630 km2。上游河道以及中游支流河道呈現(xiàn)很大的坡降且下切的河床,水土流失的問題顯現(xiàn),中下游干流為比降相對平緩的河道,迫降平均為0.17‰~0.31‰,河槽主體寬度為100~300 m,相對寬闊的河面,河床因為年久的淤積而抬高,表現(xiàn)為砂質(zhì)的河床,河流因為兩岸階地的鉗制顯得順直。
現(xiàn)有水利工程包括響洪甸水庫、抽水蓄能工程、翻板壩等;響洪甸水庫控制淠河6 700 km2,總流域面積的21.36%,為1 431 km2。該水庫的蓄能電站于2000 年投入運營,開始使用水庫壩下9 km 的攔水壩。以千年一遇洪水設計,萬年一遇洪水校核,壩頂弧長367 m,弦長306 m,壩高87.50 m,頂寬6 m,底寬39 m,壩頂欄桿高程144.50 m。在水庫大壩下游9 km 處修建蓄能電站攔水壩,由老壩下游的下壩構成下庫,下壩為重力拱壩,高16 m,長260 m,寬4.50 m,壩頂高程71.50 m,最高蓄水位70 m,相應庫容675萬m3;死水位67 m,相應庫容220萬m3。翻板壩位于獨山大橋下游600 m 處,壩址處河底設計高程為54.30 m,設計正常蓄水位58.80 m,閘門高4.50 m,設計翻壩水位59.20 m。
工程主要由鋪蓋、閘底板、消力池、海漫、岸墻、液壓翻板壩系統(tǒng)組成。液壓翻板壩系統(tǒng)的構造包括壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸和液壓泵站等。
評價點位于裕安區(qū)獨山鎮(zhèn)西淠河主河道上,指定斷面選取響洪甸水文站測流斷面,即5#斷面位置。
參考響洪甸水文站實際測量歷年間最大出庫流量資料,通過P-Ⅲ頻率曲線進行適線分析,均值Q 為445.60 m3/s,Cv 為0.66,Cs=1.34。經(jīng)計算得出10、20、50、100 年一遇洪峰流量分別為848.60、1 018.48、1 240、1 416.10 m3/s。
根據(jù)響洪甸水庫歷年實測最大出庫流量統(tǒng)計分析不同頻率的設計出庫流量成果見表1。
表1 響洪甸水庫不同頻率的設計洪峰流量成果表
4.2.1 歷史洪水位調(diào)查
根據(jù)調(diào)查洪痕資料,指定5#斷面處2005 年最高洪水位為65.50 m。
4.2.2 設計洪水位計算
經(jīng)現(xiàn)場查勘,該河段河底為砂礫和卵石組成,右岸灘地分布草叢、樹林,參照水利水電出版社《水力學》河槽的糙率n 值表,主河槽糙率取值0.04。
此次設計水位的計算可根據(jù)設計流量、河段比降(取2/1 000)、河槽糙率和橋址斷面(實測)資料應用曼寧公式通過試算法推求。
計算公式為:
式中:Q—斷面流量(m3/s);ω—斷面面積(m2);C—謝才系數(shù);R—水力半徑(m);i—渠道底坡;n—河槽糙率。
經(jīng)計算,指定5#斷面處20 年一遇設計水位為64.74 m,50年一遇設計水位為65.18 m,100 年一遇設計水位為65.50 m。設計洪水成果見表2。
表2 指定5#斷面設計洪水成果表
基于房屋基礎高程、沿河洪痕投影結果,全面分析沿河堰壩以及河道縱斷面因素,根據(jù)短板效應原則實施成災水面線的確定,同時成災水位根據(jù)水文站位代表斷面進行確定。通過多要素綜合投影成果圖獲悉,約為7 470 m的起點距,右側呈現(xiàn)最低的堤頂高程,經(jīng)過換算,該位置堤頂高程到指定斷面致災水位是64.20 m。成災流量為902 m3/s,重現(xiàn)期約10年一遇。
根據(jù)以上分析,成災水位和成災流量分別為64.20 m 和902 m3/s。根據(jù)河段的堤防狀況和洪水特性,取成災水位以下0.50 m 作為指定斷面處警戒水位最適宜,也就是相應流量為736 m3/s,代表斷面預警水位為64.70 m。
水庫規(guī)劃其防洪標準為防御20 年一遇洪水,區(qū)域河段雖經(jīng)過整治,但由于受地形限制,局部河段防洪標準不足20年一遇。經(jīng)分析,當測區(qū)河段發(fā)生15年一遇的洪水時,發(fā)生洪水災害的風險很高。
評價點位于裕安區(qū)獨山鎮(zhèn)西淠河主河道上,洪水為響洪甸水庫泄洪流量。反推法計算雨量閾值不適于此調(diào)查點,不再分析測區(qū)雨量閾值。
根據(jù)以上計算與分析,響洪甸水庫成災水位為64.20 m,成災流量為902 m3/s。結合河段的洪水特性和堤防的現(xiàn)狀,指定斷面處警戒水位取成災水位以下0.50 m較為合適,即代表水庫預警水位,約為10年一遇。沿河警戒水面線成果見圖1。
圖1 警戒水面線成果圖
裕安區(qū)獨山鎮(zhèn)水庫主體上通過削峰作用進行防洪,按照目前工程體系,設定10年一遇的防洪標準。代表斷面致災水位和致災流量分別為64.20 m和902 m3/s;設定64.70 m的警戒水位,以及737 m3/s的相應流量,為8年一遇的標準。一旦區(qū)域有10年一遇洪水發(fā)生,即為很高的災害風險。建議以目前防洪能力為基礎,進行相應的治理,將原有短板補齊,達到該河段20年一遇的防洪標準,從降低災害損失的目標向降低災害風險的目標轉變。