唐 垚

（貴定縣水務(wù)局,貴州 貴定 551300）

1 引言

水庫防洪能力是水庫工程建設(shè)的重要功能之一。隨著發(fā)展建設(shè)、水庫工程淤積,可能導(dǎo)致水庫現(xiàn)狀防洪能力無法滿足防洪要求[1-3]。針對這種情況,采取水庫防洪加固處理是非常必要的。因此,復(fù)核分析水庫現(xiàn)狀防洪能力是十分重要的。影響水庫防洪能力的因素眾多,主要包括：防洪標(biāo)準(zhǔn)、洪水流量、泄洪能力等[4-6]。在水庫防洪能力復(fù)核分析中,需要充分調(diào)查各種因素,從而獲取準(zhǔn)確的結(jié)果,為下一步工作提供參考[7-9]。

2 工程概況

水庫控制流域面積338 km2,控制流域長度26.6 km,流域平均寬度12.7 km,縱坡19.2‰,流域內(nèi)石山區(qū)面積70 km2,占流域的20.7%,黃土丘陵區(qū)面積268 km2,占流域面積的79.3%。河床大部分為泥巖,兩岸低處有三疊二疊紀(jì)的砂巖頁巖互層出露,基巖露出水平寬度一般為20 m～40 m,高出河床0～30 m左右,兩岸崖高100 m左右,沖溝縱橫交錯(cuò)且發(fā)育,以至流域十分破碎,同時(shí)植被稀疏,所以水土流失較為嚴(yán)重。

水庫壩址以上分為兩個(gè)流域,一個(gè)水文站控制流域面積105 km2,距壩址7.5 km,另一個(gè)水文站控制流域面積191 km2,距壩址7.1 km。上述兩水文測站具有1960年～1984年計(jì)25年實(shí)測資料。水庫壩址處設(shè)有出庫水文站,具有1960 年以來的實(shí)測庫水位及出庫水量資料。

水庫工程等別為Ⅲ等,工程規(guī)模為中型水庫,主要建筑物級別為3級,次要建筑物級別為4級。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用50年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用1000年一遇。

3 水庫設(shè)計(jì)洪水成果

自1998年至今,僅2003年10月～2004年3月,水庫蓄水位保持在677.4 m左右,其余時(shí)間因各種原因皆為低水位運(yùn)行,現(xiàn)有的資料無法滿足利用實(shí)測庫水位和出庫流量記錄及水位～庫容曲線反推求算入庫洪水系列。故本次安全評價(jià)采用《水文計(jì)算手冊》中的方法進(jìn)行某水庫設(shè)計(jì)洪水復(fù)核,將本次洪水復(fù)核結(jié)果與2012 年除險(xiǎn)加固洪水成果進(jìn)行比較選用。分別使用流域模型法和推理公式法計(jì)算的各頻率的洪水成果,流域模型法比推理公式法計(jì)算的洪水成果大,但兩種方法計(jì)算的洪水成果都比2012 年《水庫除險(xiǎn)加固工程技施設(shè)計(jì)報(bào)告》洪水成果小。通過比較,采用原2012年除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)洪水過程線成果,設(shè)計(jì)洪水過程線詳見圖1；50年一遇洪峰流量為1210 m3/s,1000年一遇洪峰流量為2800 m3/s。

圖1 設(shè)計(jì)洪水過程線

3.1 洪水成果合理性分析

把流域水文模型法和推理公式法計(jì)算的洪水成果與2012年除險(xiǎn)加固洪水結(jié)果進(jìn)行比較,各頻率洪水成果比較見表1。

表1 洪峰、洪量成果比較表

由表1可知,采用流域模型、推理公式兩種方法計(jì)算得到的不同頻率下洪峰流量結(jié)果數(shù)值相差不大,在允許范圍內(nèi)。使用流域模型法計(jì)算的各頻率的洪水成果比推理公式法計(jì)算的洪水成果大,但兩種方法計(jì)算的洪水成果都比2012年《除險(xiǎn)加固工程報(bào)告》洪水成果小。根據(jù)《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（SL 274-2017）,“如設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算成果小于原設(shè)計(jì)洪水成果,宜沿用原設(shè)計(jì)洪水成果進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算”,故本次水庫大壩防洪能力復(fù)核分析中仍采用2012年水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)洪水成果。

3.2 設(shè)計(jì)洪水過程線成果

根據(jù)前述分析,此次水庫防洪能力評價(jià)仍然采用原2012年除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)洪水過程線成果,設(shè)計(jì)洪水過程線見圖1,50年一遇洪峰流量為1210 m3/s,1000年一遇洪峰流量為2800 m3/s。

4 水庫調(diào)洪演算

4.1 水位～庫容關(guān)系曲線

此次水庫防洪能力復(fù)核分析,主要根據(jù)2012 年除險(xiǎn)加固后水庫的運(yùn)行情況確定,通過現(xiàn)狀水庫淤積情況,對水庫的水位～庫容曲線進(jìn)行了復(fù)核。

自2012年水庫除險(xiǎn)加固至今,流域內(nèi)干旱少雨,未發(fā)生過洪水,水庫未增加新的淤積,故水庫防洪復(fù)核評價(jià)時(shí),水庫壩前淤積高程仍采用2012年除險(xiǎn)加固時(shí)的665.5 m,水庫水位～庫容曲線采用除險(xiǎn)加固時(shí)的庫曲線,防洪能力復(fù)核時(shí)進(jìn)行了修正（不包含淤積庫容）,修正后水位庫容曲線見圖2。

圖2 水位～庫容～面積關(guān)系曲線

4.2 水位～泄量關(guān)系曲線

水庫主要泄洪設(shè)施有溢洪道和泄洪洞,灌溉洞參與泄洪。本次安全評價(jià)對水庫泄洪洞、溢洪道的泄流能力,按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行了復(fù)核計(jì)算,溢洪道泄流能力按寬頂堰計(jì)算,當(dāng)溢洪道和泄洪洞同時(shí)泄洪時(shí)水庫水文～泄量關(guān)系見圖3。

圖3 水位～泄量關(guān)系曲線

4.3 調(diào)洪計(jì)算

1）調(diào)洪計(jì)算原理及公式本次調(diào)洪起調(diào)水位采用水庫汛前水位,即676.3 m。根據(jù)計(jì)算所得設(shè)計(jì)洪水過程、水庫水位～庫容關(guān)系曲線、泄洪洞和溢洪道的水位～泄量關(guān)系曲線,依據(jù)水量平衡方程的基本原理,進(jìn)行水庫調(diào)洪計(jì)算。

據(jù)上述調(diào)洪原則,對水庫進(jìn)行調(diào)洪演算。

2）調(diào)洪演算成果

根據(jù)建筑物泄流量及考慮未來30年淤積確定的庫容曲線,起調(diào)水位為汛限水位676.3 m,調(diào)洪計(jì)算成果見表2。

表2 調(diào)洪成果表

根據(jù)調(diào)洪計(jì)算成果可知,本次調(diào)洪計(jì)算的成果小于2012年《水庫除險(xiǎn)加固工程技施設(shè)計(jì)報(bào)告》調(diào)洪計(jì)算成果。根據(jù)《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（SL 274-2017）,“當(dāng)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果低于原設(shè)計(jì)確定的指標(biāo)時(shí),宜仍沿用原特征水位和庫容指標(biāo)”,故本次安全評價(jià)仍采用除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)調(diào)洪成果。

5 大壩抗洪能力復(fù)核

壩頂超高根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274-2020）和《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51247-2018）,壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式計(jì)算：

式中：y為壩頂超高,m；R為最大波浪在壩坡上的爬高,m；e為最大風(fēng)壅水面高度,m；A為安全加高,m,正常0.7 m,非常0.4 m。

水庫壩址地震基本烈度為8度,地震涌浪高度為0.5 m～1.5 m,取1.0 m。壩體和地基在地震作用下的附加沉陷,按壩基截水槽高程以上基礎(chǔ)及壩體總高度的1%計(jì)算,附加沉陷安全超高為0.49 m。地震壩頂沉陷及涌浪高度合計(jì)為1.49 m。

壩頂高程復(fù)核計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 壩頂高程計(jì)算成果表

由表3可知,水庫計(jì)算最大壩頂高程為682.18 m,比現(xiàn)狀壩頂高程682.5 m低0.32 m,水庫計(jì)算最大防浪墻頂高程683.67 m,比現(xiàn)狀防浪墻頂高程683.70 m低0.03 m,現(xiàn)狀壩頂及防浪墻頂高程均滿足規(guī)范要求,故大壩抗洪能力滿足防洪安全要求。

6 結(jié)論

經(jīng)復(fù)核計(jì)算,水庫流域面積為338 km2,50年一遇洪峰流量為1210 m3/s,1000年一遇洪峰流量為2800 m3/s。水庫計(jì)算壩頂高程為682.18 m,比現(xiàn)狀壩頂高程682.5 m低0.32 m,水庫計(jì)算防浪墻頂高程683.67 m,比現(xiàn)狀防浪墻頂高程683.70 m低0.03 m,現(xiàn)狀壩頂及防浪墻頂高程均滿足規(guī)范要求,故大壩抗洪能力滿足防洪安全要求。溢洪道與泄洪洞均為閘門控制,在水庫設(shè)計(jì)洪水位678.18 m時(shí),最大下泄流量為797 m3/s；在水庫校核洪水位681.77 m時(shí),最大下泄流量為1200 m3/s,泄洪能力滿足安全泄洪要求。