申村水库除险加固洪水调节计算

杨丙魁

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 项目概况

申村水库位于海河流域浊漳河南源上游，地处长子县石哲镇申村以东，距长子县城3.0 km，控制流域面积236.2 km2，是一座集防洪、灌溉、水产养殖等综合利用的年调节中型水库。现状水库枢纽工程由大坝（主坝、副坝）、溢洪道、输水洞（灌区渠首）、引水涵卧管等组成。水库于1958年4月动工兴建，当年8月建成蓄水。1974年、1988年先后对大坝和溢洪道进行过两次改造。原设计洪水标准为100年一遇，无校核标准。1989年水库除险加固后，设计防洪标准为100年一遇设计，1 000年一遇校核。

申村水库担负着长子县石哲、南陈、大堡头、丹朱、宋村、南漳6个乡（镇）37个行政村3万余人，0.23万hm2农田，以及下游的太焦铁路、长晋高速公路、乡镇公路、长子县化肥厂、西南呈煤矿等厂矿的防洪任务。同时作为申村灌区的灌溉水源，灌溉漳泽水库以西、浊漳南源以北、雍河以南的0.27万hm2平川地，此外，还向惠丰机械厂提供一部分工业用水。

建库以来，申村水库为保证人民生命财产安全和农业生产做出了贡献，发挥了一定的经济效益和社会效益。但由于水库运行多年，心墙顶高程低于设计洪水位，取水建筑物损坏严重，且水库现状防洪标准达不到设计防洪标准，因此必须对申村水库重新进行洪水调节计算。

2 洪水调节计算

2.1 设计洪水标准

申村水库原设计总库容3 381万m3，经调洪计算后设计总库容3 445万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，申村水库枢纽属中型Ⅲ等水利枢纽工程，主要建筑物为3级，水库设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准1 000年一遇。

2.2 基本资料

洪水调节计算的基本资料包括设计洪水过程线、水位—库容曲线、水位—泄量曲线、水库调度原则等。

设计洪水过程线采用《山西省暴雨洪水计算实用手册》进行分析计算，计算结果为50年一遇洪水的洪峰流量为1 722 m3/s；1 000年一遇洪水的洪峰流量为2 975 m3/s。

水位—库容曲线采用2030年规划水平年的库容曲线。

申村水库现有3孔溢洪道，每孔宽10 m。除险加固设计改建泄洪设施方案有两种。方案一：溢洪道加宽方案。即在原有申村水库的泄洪设施基础上，增加溢洪道；方案二：泄洪洞方案。即在原有申村水库的泄洪设施基础上，增加泄洪洞。

申村水库洪水调节的起调水位为950 m，调度原则为：当汛期有洪水入库时，水库水位超过起调水位时，在不超过入库洪峰的情况下按最大泄洪能力下泄，直到水库水位回落到起调水位。

2.3 计算方法及结果

调洪计算采用静库容法、水库水量平衡方程进行，水库水量平衡方程如下：

式中：I1，I2——Δt时段始、末入库流量，m3/s；

O1，O2——Δt时段始、末出库流量，m3/s；

V1，V2——Δt时段始、末水库蓄水量，万m3；

Δt——计算时段，万s。

上列水量平衡方程采用试算法求解。

根据申村水库设计洪水过程线、水位—库容曲线和水位—泄量曲线，按照调度原则，通过水库水量平衡方程计算，推求出申村水库的特征水位和相应最大下泄流量。计算结果为：方案一的50年一遇洪水位为951.32 m，相应最大泄量1 046 m3/s，1 000年一遇洪水位为953.16 m，相应最大泄量1 536 m3/s；方案二的50年一遇洪水位为951.12m，相应最大泄量1065m3/s，1 000年一遇洪水位为953.12 m，相应最大泄量1 489 m3/s。

3 方案比选

经过洪水调节计算，对两个方案进行比选如下：方案一溢洪道在原基础上加一孔，净宽4 m×10 m，堰顶高程不变；溢洪道新增一扇弧形钢闸门及相应的启闭设备，更换叠梁检修门及启闭设备。当水库遭遇50年一遇洪水时，可削减39%的洪峰，当水库遭遇1 000年一遇洪水时，可削减48%的洪峰。

方案二溢洪道规模维持现状；拆除原坝下涵洞及其进口浆砌石结构，在原涵洞位置布置泄洪洞，进口设塔式进水塔，塔内设平板事故检修门和工作门，孔口尺寸5 m×5 m，塔后接城门洞形无压洞，净高7 m，净宽5 m。当水库遭遇50年一遇洪水时，可削减38%的洪峰，当水库遭遇1 000年一遇洪水时，可削减50%的洪峰。

以上两个方案的削峰率相当，均可解决水库防洪标准不达标的问题。方案一的土石方开挖量大，工程投资比方案二多，但金属结构相对简单；方案二的土石方开挖量较小，而且易解决弃渣问题，泄洪洞的进口高程较低，有利于延长水库寿命。方案一工程总投资4 624.51万元；方案二工程总投资4525.89万元。

经综合比较，方案二工程投资相对较少，土石方量较少，虽存在围堰施工难度大、设计标准高的问题，但可彻底解决坝下涵洞及其进口存在的问题；泄洪洞进口高程低，可以延长水库寿命，有利于水库的运行管理，因此建议采用方案二，即泄洪洞方案。

4 结语

申村水库除险加固后，能更好地保护下游群众生命财产及各重要设施的安全，对缓解当地水资源供需矛盾具有深远的历史意义和现实意义，同时对促进工农业发展，生态环境的改善，乃至旅游业的发展，都必将起到积极的促进作用。因此，对申村水库的除险加固非常重要，势在必行。