北井水库防洪标准复核分析

徐 敏

(普兰店市河道管理处，辽宁 普兰店116200)

1 概 况

北井水库位于长兴岛临港工业区交流岛大山村，系第IV 水文分区，流域面积F =0.55 km2，河道长L =0.78 km，河道比降J =53.8‰。水库大坝为黏土心墙坝，现坝顶高程18.79 m，防浪墙顶高程为19.63 m，坝长215 m，坝宽5.0 m，最大坝高10.24 m，大坝迎水坡比为1∶4.0，背水坡比为1∶2.5。

2 设计洪水复核

对于无资料地区，根据《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44—93)中规定:可以从经过审批的暴雨统计参数等值线图上查算工程所需历时的设计点暴雨量。水库所在流域内无暴雨及洪水实测资料时，设计采用1998年辽宁省水文资源勘测局编制的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》(下简称《计算方法》)中集水面积＜300 km2的设计洪水计算方法。依据《计算方法》附图查得水库坝址以上流域水文分区，各时段最大暴雨均值及Cv 和Cs 值，并据此查得相应频率的模比系数Kp。

2)计算10 min、1 h、24 h和三日的设计面雨量及n0p值。

由附图(1 －3)、(1 －4)、(1 －5)、(1 －6)、(1 －7)、(1 －8)、(1 －9)、(1 －10)、(1 －11)查出。

由附图(1 －12)，辽宁省东部地区暴雨时—面—深关系曲线(KF—F—t)查得，当F =0.55km2，t =24 h，点面折减系数KF=1.0，由附表(1 －1)查得不同频率下KP值，根据公式进行各频率面雨量计算，计算见表1。

3)计算τ 历时各频率设计面雨量及面暴雨强度ip。

计算见表2。

4)从附表(3 －2)查出洪峰径流系数ψP、α三P、α(三－24)P，将ip、ψP、F 代入公式QP= 0.278ψP·ip·F，即可求得设计洪峰流量QP。见表3。

5)计算设计洪量:

表1 各频率下面雨量计算表

表2 τ 历时各频率下设计面雨量及面暴雨强度ip 表

表3 各频率下设计洪峰流量Qp表

表4 各频率下设计洪量表

6)计算设计洪水过程线

经计算，rP在各种频率下均＜0.05，所以采用以设计洪峰Qp为最大流量，按公式W调P= 0.67 ×W24P+0.12QP× τ 计算W调P(见表4)，不绘过程线。

3 洪水调节复核

3.1 泄洪能力计算

根据北井水库的水位和库容相关数据绘制库水位～容曲线图。同时设计洪水泄流能力依据公式Q计算。计算结果详见表5。

表5 溢洪道泄流能力计算成果表

3.2 洪水调节

采用简化调洪计算公式:

根据调洪计算成果，溢洪道宽度为7.5 m，溢洪水深为1.065 m，溢洪道泄量满足要求。

4 坝顶高程复核

4.1 坝顶高程复核

根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189—96)中规定复核坝顶高程。

4.1.1 波浪要素计算

采用莆田试验站公式:

式中:hm为平均波高，m;W 为风速，m/s。正常运用条件下，采用多年平均最大风速的1.5 倍;非常运用条件下，采用多年平均最大风速;本次设计采用瓦房店地区年平均最大风速14.4 m/s;Hm为水域的平均水深，m;D 为风区长度，m;Tm为平均波周期，s;Lm为平均波长，m;H 为坝迎水面前水深，m。

计算详见表6、表7。

4.1.2 波浪爬高

采用莆田试验站公式(不规则波动法)，为单一斜坡。

计算见表8。

表6 平均波高计算表

表7 周期、波长计算表

表8 波浪爬高计算表

4.1.3 坝顶高程

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，应分别按以下运用情况计算，取其最大值:

1)设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高。

2)校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。

3)正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高［1］。

4)正常高水位加非常运用情况的坝顶超高，再按《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—2000)加地震安全加高。

坝顶超高按下式计算:

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 为地震安全加高，m。

坝顶高程按下式计算:

式中:Z 为坝顶高程，m;Z1为计算水位，m;y 为坝顶超高，m;A1为地震涌浪高度，m，根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—2000)中相关规定选取。计算见表9。

表9 坝顶高程计算表

经计算，取4 种工况下的坝顶高程计算最大值，为18.625 m，现坝顶高程为18.79 m，防浪墙顶高程为19.63 m，满足洪水复核要求。

4.2 溢洪道控制段顶高程复核

根据《溢洪道设计规范》中的有关规定，控制段边墙高程，在宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值。满足规范要求。

5 结 论

5.1 设计洪水复核

本次北井水库安全复核设计按10 a一遇洪水标准，设计水位为17.663 m，库容为11.21 万m3，最大泄量为5.99 m3/s。

5.2 现有防洪能力复核

本次洪水复核50 a 一遇洪水标准坝顶高程为18.625 m，现在北井水库坝顶高程为18.79 m，防浪墙顶高程为19.63 m，故北井水库达到50 a一遇洪水标准，满足规范要求。

5.3 溢洪道安全泄量

本次北井水库安全复核校核标准按50 a一遇洪水标准校核，校核水位为18.065 m，库容为12.60 万m3，最大泄量为12.20 m3/s，溢洪道无消能设施，溢洪道泄量满足要求，

5.4 综合结论

依据相关规范的规定，通过对北井水库进行防洪标准复核，最终复核防洪标准为B 级。

［1］张云，侯锴. 闹德海水库防洪标准复核评价分析［J］. 黑龙江水利科技，2009，37(03):134 －136.