小型病险水库除险加固工程设计中水文水利计算若干问题探讨

刘安武

【摘要】随着我国经济的快速发展，水利工程建设被社会广泛关注，随着人们生活水平不断进步，对工程质量也提出更高的要求，尤其是小型病险水库工程。我国小型水库数量众多，据相关统计约有82000余座，小型水库对促进国民经济发展、农业灌溉、预防洪水和保障人民生命财产安全等方面发挥了重要的作用，但是我国小型水库大部分是20世纪50、60年代和“文化大革命”中修建的，由于技术的局限、施工的工艺落后、设计不合理等原因，导致形成数量众多的病险水库，难以发挥其兴利效益，并且严重威胁了人们的生命财产安全。本文主要针对小型病险水库除险加固工程的水文水利计算若干问题进行探讨，并提出需要注意的问题，希望这些内容能对相关部门起到一定帮助，共同促进我国小型病险水库除险加固工程建设的更好发展。

【关键词】病险水库；加固工程；水文水利计算

在小型病险水库除险加固工程中，水文水利计算工作是非常关键的组成部分，它的主要任务是对小型病险水库进行防洪標准复核，复核原设计的大坝防洪标准和设计洪水是否需要修改，水库大坝的实际抗洪能力是否满足国家现行有关规范的要求，要求的最大下泄量能否安全下泄。水文水利计算的特点是工作量大、资料信息繁琐，涉及到各方面知识，不但时间紧迫，而且任务繁重，如何有效解决这一难题，成为众多专家研究的课题。

一、水文水利计算工作的内容

小型水库由于缺乏实测流量资料，水文计算工作的大体方向是根据降水量的数值，计算出不同地点、不同时间段的洪水线、水位情况、库容曲线以及水量的泄露关系[1]，从而得出准确无误水位信息，便于合理设计和校核水位。

（一）详细的计算流程

水库水文计算的大体步骤如下图所示。

（二）设计暴雨

由于各地的实际情况各不相同，水文信息、特征值等存在差异，所以水文模拟计算法的数据来源是各省市的《暴雨洪水信息手册》、《暴雨统计参数图集》，从中得出每年、每天及特定定时段的暴雨变差系数。

（三）产流数值计算

产流计算的方法是根据本地区的流域蓄水量、产流地区和土壤含水量的成分，结合暴雨强度公式，得出下渗率和净雨过程内容。

（四）汇流数值计算

计算汇流信息的公式如下：

（五）调洪数值计算

调洪计算包括三方面要素，第一是水位～库容曲线；第二是洪水过程线，它的计算结果是由设计洪水得出的；第三是泄流曲线；用洪水过程线和水位～库容曲线，计算入库洪水与水位和库容信息；根据水库泄流建筑物，按照公式可推算出详细泄流曲线。

二、水文水利计算中需要关注的问题状况

（一）调查搜集资料信息

对于小型病险水库除险加固工程设计方案，首先要做好前期的调研准备工作，充分了解当地的实际情况，才能更加准确的获得第一手资料，确保工程设计的可行性、合理性，以便充分发挥水库的防洪、灌溉等作用。由此可见搜集资料的重要性。

1、需要掌握水库各方面资料，具体包括以下内容：登记信息、安全鉴定表格、原设计资料、“三定三查”、以往除险加固的档案信息[2]。

2、通过水库的地形图（无实测地形图时，可根据1：10000或1：50000区域地形图），实际勘察测量资料，自然地理情况，计算水库的主河道河流特征资料、集水面积等内容。但是由于大部分小型水库处于偏远山区，原设计时设备技术落后，依旧沿用传统的地形图，在实用性方面存在缺陷，难免会出现设计偏差，倘若使用最新版本的地形图，加之配套的软件就可以更为准确的获得信息。

3、水库原本的水位、面积和库容大都会继续使用，变更的几率非常小，不过经过多年运行后，由于气候、水土流失、围垦等原因，造成水库库容的变化，以及工程结构的问题，会影响工程防洪标准及其抗洪能力。这些问题需进行野外实地勘测复核。

（二）对水库现场进行勘察

以前水库除险加固设计工作，设计师总是忽略实际勘察环节，全凭借自己的猜测“闭门造车”，导致设计方案与实际需求不符的现象频繁出现，给除险加固工程带来严重困扰，所以进行现场勘察是非常必要的。

1、在现场勘查时要注意以下几方面：来水情况，水库中的梯度调水、引水渠道情况，格局安排是否合理，涵洞的闸门控制，渠道的长宽高及所用材料等。

2、以往水库除险加固工程的文字、图片信息，重点分析大坝的加固问题，水位上涨的时期、流量等。

3、溢洪道（泄洪洞）的研究，包括溢洪道（泄洪洞）的材质类型，闸门高度、孔数，底板高程等。

（三）洪水问题

在工程设计时，要格外注意水库泄流对下游人们的生命财产安全，经济的影响和工程的抗洪能力，水库蓄水量大小的变化，上下游水位高度差值，以便调整标准，做好洪水防范工作。

（四）计算结果分析

在水文水利计算中对于得出的最终结果，要进行科学合理的分析，解决措施有三种方法，第一，与周围已评审通过（或已完成除险加固）的水库设计资料、图纸进行比较，进合理性分析，查看两者之间的差异，如果差距甚远，要重新进行评估，避免造成严重失误。第二，水位合理性能充分反映工程设计的满意程度。第三，把计算结果同传统数据相比较，值得注意的是要对坝顶高度进行分析，测量其具体数值，查看是否出现漫顶现象[3]。由此可见水文水利计算结果要结合实际情况，评价时应全面系统地评价，在综合分析考虑各种因素后，作出最终的决策。

（五）死水位、蓄水位的确立

一般情况下，小型病险水库除险加固工程中死水位和正常蓄水位是不会进行改动的，但是面对特殊问题也要因地制宜，所以也不能忽视水位设计。第一，水库容量小无法达到蓄水要求，或者水库位置是在极其重要的地段，面对这种现象需要实行水位调整，须上级部门批准后，方可实施。第二，水库由于受到主观因素或认识问题，导致水位下降可以与相关部门进行协商，确定正常的死水位和蓄水位，保障水库正常蓄水和防洪工作的顺利开展。第三，当需要提高水位满足灌溉用水需求时，或者涵管与渠道对接需要调整水位时，在确定调整前要进行反复的研究论证，确定设计方案的可操作性。

（六）协调和水利部门（水库管理单位）、受溢单位的关系

在水库除险加固工程设计中，不但要符合技术性要求，还要与当地的水利部门（水库管理单位）、受溢单位等做好沟通交流工作，相互配合，共同促进设计方案的完整性。另外可以在水利部门（水库管理单位）查找需要的水库资料，更加详实的补偿信息，实现水库工程设计的优化配置。

结语：

综上所述，通过上文的分析研究，显示出水文水利计算对病险水库除险加固工程的重要性，它的计算成果会直接关系到设计方案，对水库工程的经济效益和社会效益均会造成重大影响。具体的计算过程分为五个步骤，依次为：详细的计算流程、设计暴雨、产流数值计算、汇流数值计算、调洪数值计算，水文水利计算结果为设计提供很大的帮助。同时在这一过程中也要注意很多问题，主要包括调查搜集资料信息、对水库现场进行勘察、洪水问题、计算结果合理性分析、死水位、正常蓄水位的确立、协调和用水部门的关系，只有这样才能更好的完成工作，促进病险水库除险加固工程的顺利实施。

参考文献：

[1]吴敦银，邓一平，王永文.做好水文分析与经济评价，提高病险水库加固设计质量[J].江西水利科技，2012，03：149-152.

[2]张士辰，杨正华，郭存杰.我国病险水库除险加固管理对策研究[J].水利水电技术，2012，04：82-86.

[3]韦港.小型病险水库除险加固工程地质勘察的若干问题[J].中国水能及电气化，2013，04：25-29.