佛塔密水库除险加固工程坝顶高程确定

贾颜鹏，郑扶玲

(海林市水务局，黑龙江海林157100)

1 基本情况

佛塔密水库位于黑龙江省海林市柴河镇西北5.0 km的低山丘陵区，属牡丹江支流乔家沟河上游，集水面积4.5 km2。是一座以防洪为主，兼顾灌溉、养鱼等综合利用小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级。

该水库由均质土坝、输水洞和非常溢洪道3部分组成，水库原设计标准为10 a一遇，50 a一遇校核。水库现状未达到原设计标准。

坝体为梯形均质黏土坝，坝顶高程247.30～248.30 m，坝长330 m，坝顶宽度3.4～9.4 m，最大坝高6.40 m，迎水坡为1∶1.5 ～1∶3.5。

该水库2011年被列为小(2)型水库除险加固工程，对原坝顶高程进行重新确定。

2 基本资料

该水库风速资料采用海林气象局资料。风速的计算采用汛期吹向大坝上游的多年平均年最大风速，根据气象统计资料，主风向为西风，取风速修正系数为1.0，通过修正，库面多年平均年最大风速值为12.0 m/s，根据规范，设计情况风速采用多年平均库面年最大风速的1.5倍，校核情况风速采用多年平均库面年最大风速。

佛塔密水库所对应各水位的风区长度值由1/1 000实测地形图量测，对应设计情况下的风区长度为0.35 km，校核情况下的风区长度为0.40 km。

3 坝顶超高计算

3.1 计算公式选择

选取公式为:

式中:Y为坝顶超高，m;R为最大波浪在坝坡上的爬高，m;e为最大风壅水面高度，m;A为安全加高，设计情况A=0.5 m，校核情况取A=0.3 m。

3.2 风浪要素计算

波高的设计保证率按P=5%计算，波浪平均浪高和平均周期采用蒲田试验站公式计算:

当H≥0.5Lm时称深水波，其波长与周长有关，即

当H＜0.5Lm秒为浅水波，则平均波长为:

式中:g为重力加速度，g=9.81 m2/s;hm为平均波高，m;W为计算风速，m/s;Tm为平均波周期;Hm为水域平均水深，m;Lm为平均波长，m;D为风区长度，m;H为坝迎水面前水深，m。

3.3 波浪爬高计算

波浪爬高按下式计算:

式中:Rm为平均波浪爬高，m;KΔ为斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型确定取K=0.9;Kw为经验系数，由风速W，坝前水深H和重力加速度确定，按《碾压式土石坝设计规范》表A.1.12－2查得;m为单坡的坡度系数，m=ctgα，α为斜坡的坡角，°。

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274－2001规定，对5级土石坝取累积频率P=5%的爬高值，R5%=1.84 Rm。

3.4 风壅水面高度计算

计算公式为:

式中:e为计算点处的风壅水面高度，m;K为综合摩阻系数，计算时取K=3.6×10－6;β为计算风向与坝轴线法线的夹角，°;其他符号意义同前。

3.5 坝顶超高计算

表1 坝顶超高计算表

坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，按以下运用条件计算取最大值:

1)设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高。

2)校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。

表2 坝顶高程复核计算结果表

现状坝顶高程最低为247.30 m，分别低于10 a一遇设计洪水和50 a一遇校核洪水坝顶高程。

［1］黄河水利委员会勘测规划设计研究院.SL274－2001碾压式土石坝设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2001.