杭州市青山水库防洪标准复核分析

叶 萍，蔡红娟

(杭州市青山水库管理处，浙江 临安 311305)



杭州市青山水库防洪标准复核分析

叶 萍，蔡红娟

(杭州市青山水库管理处，浙江 临安 311305)

青山水库是一座以防洪为主的大型水库，为Ⅱ等工程，设计洪水标准为百年一遇设计，校核洪水标准为万年一遇.采用间接法由设计暴雨推求设计洪水，利用水库静库容调洪计算原理进行调洪演算.通过对青山水库流域的设计暴雨、设计洪水和调洪能力计算分析，并对大坝坝顶高程进行复核计算.结果表明，现状的主坝、副坝坝顶高程均满足设计规范要求，水库防洪安全性为A级.

青山水库；防洪标准；调洪复核

1 水库概况

青山水库位于杭州市西郊临安市境内，东苕溪主干流南苕溪上，距临安市区约8 km，距杭州市区约40 km，总库容2.13亿m3，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的水利工程，工程规模属大(2)型，是东苕溪上游防洪骨干工程.水库1958年12月动工兴建，1964年4月主体工程完工.枢纽工程主要有主坝、副坝、泄洪闸、泄洪放空洞和水电站等组成.2005年完成除险加固工程，2012-2014年7月开展了除险加固后的首次大坝安全鉴定，对水库原防洪标准进行了复核分析，以确定百年一遇设计洪水和万年一遇校核洪水标准的水库大坝现状防洪能力.

2 水文资料及分析方法

2.1 水文资料

青山水库流域内雨量站布设较多，有市岭、溪口、杨桥头、昭明寺、南庄、桥东村、临安、徐家头、青山水库、余杭等站，分布较为均匀.流域多年平均降雨量1 500 mm，坝址以上控制流域面积603 km2，控制了南苕溪主要的洪水流量.多年平均径流量4.75亿m3，多年平均流量15.1 m3/s.青山水库是以防洪为主，防洪断面设于下游余杭通济桥，因洪水调节的需要，青山水库流域分区除青山水库坝址以上外，还考虑了青山水库坝址至余杭通济桥断面区间[1].

2.2 分析方法

由于青山水库建库前坝址附近无水文站，建库后出库流量测验不齐全，无法依流量资料推求设计洪水.但流域内雨量站设立较多，分布较均匀，因此防洪标准复核可首先利用同场雨统计法和泰森多边形法计算设计暴雨，其次由设计暴雨经产、汇流计算推求设计洪水，再次利用水库静库容调洪计算原理进行调洪演算，最后根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)进行水库防洪能力复核.

3 设计暴雨

3.1 面雨量统计

面雨量计算采用泰森多边形法，按权重计算青山水库坝址以上(简称青山水库)、余杭通济桥断面以上(简称余杭以上)流域面雨量.流域面雨量计算采用同场雨统计法，雨量站选用观测资料较长的市岭、溪口、杨桥头、昭明寺、南庄、桥东村、临安、徐家头、青山水库站及其下游的余杭站，以上十个站设立年份最迟的为1966年.本次用同期的同场雨与期最大值面雨量建立相关关系，来插补展延1952-1965年同场雨面雨量资料，使其资料系列最终为1952-2010年共59年.

3.2 设计雨型

从实测雨量资料中选择22场较大的暴雨进行雨型统计分析，其中最大三天雨量位于第5-7日的有八场，位于第3-5日的有六场雨，其他八场分别位于第1、2、3日及其他天数，可知大多数场次位于第5-7日.

最大一日时程分配运用暴雨衰减指数值代入暴雨强度公式求得时段雨量分配系数，各时段的雨量按《浙江省可能最大暴雨图集》中的规则排列.其余六日时程分配采用1963年实际发生的最大一日雨型分配，其百分数(见表1).

3.3 流域面雨量频率计算

通过对1952-2010年共59年流域面雨量系列资料频率计算，采用皮Ⅲ型曲线拟合适线求得设计暴雨成果[2]，并与除险加固初步设计成果进行对比，年最大设计暴雨成果(见表2).

表2 年最大设计暴雨成果表

3.4 区间设计暴雨

因青山水库是以防洪为主，防洪断面设于余杭通济桥，由于洪水调节的需要，必须推求坝址至余杭区间的设计暴雨与设计洪水，区间设计暴雨按下式计算.

式中：H区间—区间在某频率下之相应频率设计暴雨,mm；

H余、H青—分别为余杭以上与青山水库的某频率的设计暴雨,mm；

F余、F青、F区间—分别为余杭以上、青山水库与坝址至余杭区间的集水面积,km2.

按上式所得结果，余杭以上与青山水库之设计暴雨为同频率，而区间设计暴雨为设计频率下的相应设计暴雨，这样青山水库与区间设计暴雨不存在同频率组合，是符合设计要求的.区间年最大设计暴雨(见表3).

表3 坝址-余杭区间年最大相应设计暴雨成果表

3.5 设计暴雨成果合理性分析

本次青山水库大坝安全鉴定暴雨系列延长至2010年，设计暴雨成果与除险加固初设阶段基本一致，因此，本次仍推荐采用青山水库除险加固初步设计的设计暴雨成果.除险加固阶段设计暴雨的分析采用同场雨统计法，暴雨取样更符合实际发生的情况.从设计成果比较看，一日、三日、七日雨量的均值比1962年扩大初设和1987年修正初设的两次设计值都小，无疑是因同场雨取样方法之故，统计方法的改进，使设计成果更加可靠、合理.

4 设计洪水

设计洪水由设计暴雨经产、汇流计算而得.汇流计算采用浙江省新综合单位线法和浙江省瞬时单位线法，两种方法相互比较后选用.

4.1 产流计算

设计条件下，产流计算采用蓄满产流原理的简易扣损法[3].假设土壤最大含水量Imax为100 mm，土壤前期含水量为75 mm，则初损为25 mm，最大24 h后损值为1 mm/h，其余6日为0.5 mm/h，潜流部分水量为净雨开始后，按稳渗1.5 mm/h划分.

4.2 汇流计算

(1)浙江省新综合单位线法

综合单位线法是应用综合方法，将有实测水文资料流域的要素(或参数)与流域的某些特征值建立相关关系，以推求自然地理相似地区无实测水文资料流域的单位线.该方法是选用全省34个测站，整理与分析了381场暴雨洪水，从单位线分析着手，求得各站单位线非线性参数，然后将这些参数与流域特征S值点绘相关图(即s-α、s-a、s-b关系曲线图)，求得新的综合关系式.

流域特征S值是反映坡地汇流和河网汇流的综合参数，此值在五万分之一地形图上量算得.青山水库坝址以上集水面积603 km2，流域特征值S=4.0，查经验曲线得a=0.1095、α=0.455、b=1.465；水库坝址～余杭区间集水面积127.5 km2，流域特征值S=2.08，查图得a=0.130、α=0.285、b=1.90，临界雨强均采用20 mm/h.

(2)浙江省瞬时单位线法

由水库的流域特征值查得汇流参数：n=3、A=23.629、B=0.445.水库坝址～余杭区间查得汇流参数，n=2、A=17.549、B=0.321.临界雨强为30 mm/h.

4.3 设计洪水成果的选用

运用上述两种汇流计算方法，推得水库设计洪水洪峰流量数值，并与2002年除险加固初步设计成果进行比较(见表4).

表4 年最大设计洪峰流量比较表

从表4看，浙江省新综合单位线法和瞬时单位线成果相当接近，可见采用任一推流方法均可.且与2002年除险加固初步设计成果完全一致.本次设计延用1987年安全加固修正初步设计时采用新综合单位线法.

5 调洪复核计算

5.1 调洪计算

根据水库静库容调洪计算原理[4]，逐时段连续演算，完成整个洪水过程的调洪计算.计算时，考虑青山水库坝址至余杭通济桥的河道长度16.2 km，洪水从青山水库坝址流至余杭通济桥的时间为2 h，与青山坝址至通济桥区间洪水错峰叠加得出通济桥的流量过程.同时，对水库的10孔泄洪闸和泄洪放空洞的泄流能力进行复核，根据省防指2010年7月印发的水库洪水调度原则进行调洪演算，所得年最大洪水调度成果(见表5).

表5 年最大洪水调节计算成果表

5.2 成果分析

本次成果设计洪水位(P=1%)为32.42 m，校核洪水位(P=0.01%)为35.17 m.与2002年《青山水库除险加固初步设计报告》相比：100年一遇最高洪水位，本次成果低0.14 m；1000年一遇最高洪水位，本次成果高0.01 m；10 000年一遇最高洪水位，本次成果高0.14 m.

5.3 主坝坝顶高程复核

根据《碾压土石坝设计规范(SL274-2001)》，现状主坝防浪墙顶高程为37.46 m，高于校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高之和(即36.99 m)，满足正常运用与非常运用条件下对防浪墙顶高程的要求.

现状主坝坝顶高程36.26 m，亦满足在正常应用条件下高出静水位(设计洪水位32.42 m)0.5 m和在非常运用条件下坝顶不低于静水位(校核洪水位35.17 m)的要求.

现状主坝防渗墙顶高程为34.50 m，防渗体与顶部防浪墙相连，满足《碾压土石坝设计规范(SL274-2001)》5.5.3中，对于防渗体顶部不得低于正常运用静水位(设计洪水位32.42 m)的要求.

故主坝坝顶高程满足防洪要求.

5.4 副坝坝顶高程复核

根据《碾压土石坝设计规范(SL274-2001)》5.2.3和5.2.4，现状副坝防浪墙顶高程为36.46 m，高于校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高之和(即36.38 m)，满足正常运用与非常运用条件下对防浪墙顶高程的要求.

现状副坝坝顶高程36.16 m，亦满足在正常应用条件下高出静水位(设计洪水位32.42 m)0.5 m和在非常运用条件下坝顶不低于静水位(校核洪水位35.17 m)的要求.

故副坝坝顶高程满足防洪要求.

[1] 马以超，余学彦，郎小燕，等.浙江省杭州市青山水库大坝安全鉴定报告[R].浙江水利水电勘测设计院,2014.

[2] 余诗汉，林成东，胡琳琳.河村水库大坝防洪能力复核[J].浙江水利科技，2010(5):43-44.

[3] 乔巧俊，郭 鹏.温岭太湖水库防洪标准复核分析[J].浙江水利科技，2005(3):94-96，99.

[4] 屠林初.长潭水库洪水复核研究[J].浙江水利水电专科学校学报，2012(1):31-34.

Review on Flood Control Standard of Qingshan Reservoir

YE Ping, CAI Hong-juan

(Hangzhou Qingshan Reservoir Management Office, Linan 311305, China)

Qingshan Reservoir is a large reservoir aiming at flood control, ranked as second-class engineering, with the designed flood standard for once-in-a-century and checking flood standard for once-in-ten-thousand year. The indirect method is adopted to estimate design flood from design storm, and the flood regulating calculation is derived based on the calculation principle of reservoir static capacity. The design storm, the design flood, as well as the flood regulating capacity of Qingshan Reservoir watershed are all calculated and analyzed in the paper, and the recomputation is done on dam crest elevation. The results show that the present situation of the main dam and the crest elevation of the auxiliary dam meet the requirements of design specifications, maintaining the flood control security of Qingshan Reservoir an “A” rating.

Qingshan Reservoir; flood control standard; flood routing review

2015-04-26

叶 萍(1977-)，女，浙江临安人,工程师，主要从事防汛水文及相关工作.

TV697

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1008-536X(2015)09-0054-04