青云河水库防洪标准复核分析

刘长高

(大连金石滩国家旅游度假区农林管理中心，辽宁 大连 116650)



青云河水库防洪标准复核分析

刘长高

(大连金石滩国家旅游度假区农林管理中心，辽宁 大连 116650)

青云河水库位于辽宁省大连市金州新区得胜街道林家村，水库枢纽工程主要由挡水坝、溢洪道、输水洞组成。水库防洪标准为100a设计，1000a校核。文章对青云河水库防洪标准进行了复核计算分析，通过复核与分析评价该水库运行情况，最终确定复核防洪标准为A级。水库防洪标准的复核为今后水库工程运行管理提供了依据。

防洪标准；设计洪水；计算；青云河水库；大连市

1　水库概况

青云河水库位于辽宁省大连市金州新区得胜街道林家村。水库枢纽工程主要由挡水坝、溢洪道、输水洞组成。大坝由黏土心墙坝和浆砌石重力坝组成，大坝全长527m。水库防洪标准为100a设计，1000a校核。坝址以上流域面积64.5km2，主河道长度16.04km，河道平均比降为3.29‰，总库容为1 607 万 m3。下游保护200 hm2耕地、得胜街道、大李家街道、金猴公路、丹大高速等[1]。

2　水库设计洪水复核

2.1工程等级及洪水标准

青云河水库最大库容1607万m3，最大坝高11.5m，属中型水库。按照山区、丘陵区永久性水工建筑物防洪标准的划分，结合水库重要性与位置等综合因素确定青云河水库防洪标准为：100a一遇洪水设计，1000a一遇洪水校核。主要建筑物为3级，次要建筑物为4级[2]。

2.2设计洪水复核计算

青云河水库所在流域内无洪峰流量水文观测站，尽管水库修建较早，但水库无雨量观测资料[3～4]。虽然计算流域内有一座小(Ⅰ)型水库，但由于水库流域面积较小，其调洪能力有限，故本次按不考虑水库的调蓄作用，直接按全流域进行设计洪水计算。本流域属辽宁省水文分区的Ⅳ区[5]。设计暴雨参数见表1。

表1　设计暴雨参数表

计算汇流时间。

(1)

式中：τ为汇流时间，h；L为河道长度，16.04km；J为河道平均坡度，3.29‰；x、y为地区参数，查附表3-1为0.78、0.71。

汇流时间>1h，由附图1-12，t=24h，查点面折减系数，计算：

并根据P1P面/P6P面、P6P面/P24P面查附表1-2，得到n1P、n2P，由此计算τ历时设计雨量及面暴雨强度iP：

PτP面=P24P面×24n2p-1×6n1p-n2p×τ1-n1p

ip=PτP面/τ

查附表3-2，得到φp、α三P、α(三-24)P。

计算洪峰流量Qp=0.278φp×ip×F。

计算洪量。

W三P=0.1×α三P×P三P面×F

W(三-24)P=0.1×α(三-24)P×(P三P面-P24P面)×F

W三P=W三P-W(三-24)P

各频率设计洪水形状系数γP均>0.05，设计洪水过程采用双峰概化过程线[6]。

1)主峰过程线：查附表3-3γP的t～Qt/QP表，将Qt/QP值乘以QP并加上基流即得主峰洪水过程线。

2)前峰洪水过程线：为涨水9h，落水12h的三角形。计算Q21。

Q21=Qt/QP×QP

前峰最大流量按下式计算：

Q9=QP′=W(三-24)P/3.78-4Q21/7

3)基流按公式Q0=0.05W三P/25.9计算。

各种频率洪水计算成果见表2。

3　水库洪水调节计算

3.1泄量曲线复核

溢洪道堰型为克奥-I型实用堰，堰顶总净宽45m，为5孔，堰顶高程17.85m。根据《青云河水库汛期调度运用计划》，当水位低于19.35m时，5孔闸门各抬高0.75m；当水位高于19.75m时，3孔全开；当水位高于21.35m时，5孔全开。当闸门开度为0.75m时，水位18.85m以下为堰流，高于18.85m为闸孔出流，当闸门全开时，为堰流[7]。溢洪道下泄流量根据《溢洪道设计规范》按如下公式计算：

1)堰流

(2)

2)闸孔出流

(3)

溢洪道泄流能力计算结果见表3。

表2　各频率洪水计算成果表

3.2洪水调节方式及调度原则

青云河水库为闸门控制式溢洪道。根据《青云河水库汛期调度运用计划》，起调水位为19.35m，当水位低于19.35m时，5孔闸门各抬高0.75m；当水位高于19.75m时，3孔全开；当水位高于21.35m时，5孔全开。坝下涵管不参加调洪[8]。

表3　溢洪道泄流能力计算成果表

3.3洪水调节计算

根据前述资料，采用以下调洪公式进行调洪演算。

(4)

设计洪水调洪成果见表4：

表4　设计洪水调节成果表

4　坝顶高程复核

4.1波浪要素计算

采用莆田试验站公式：

(5)

式中：hm为平均波高，m；W为计算风速，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15.6m/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。

详细计算结果见表5。

表5　波浪要素计算表

4.2风壅水面高度计算

(6)

式中：e为计算点处的风壅水面高度，m；K为综合摩阻系数，计算取K=3.6×10-6；W为水面上10m处的风速，m/s；D为吹程，m；Hm为水域的平均水深，m；β为风向与水域中线的夹角，°。

详细计算结果见表6。

表6　风壅水面高度计算表

4.3波浪爬高计算

按《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)附录A.1.12中的公式[9]：

(7)

详细计算结果见表7。

表7　波浪爬高计算表

4.4坝顶高程计算

坝顶高程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；

4)正常蓄水位加非常运用情况的坝顶超高，再加地震安全加高。

坝顶超高按下式计算：

y=R+e+A

(8)

式中：y为坝顶超高，m；R为最大波浪在坝坡上的爬高，m；e为风壅高度，m；A为安全加高，m。

坝顶高程按下式计算：

Z=Z1+y+A1

(9)

式中：Z为坝顶高程，m；Z1为计算水位，m；y为坝顶超高，m；

A1—地震涌浪高度，m，根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073—1997)中相关规定选取[10]。

坝顶高程计算结果详细见表8。

表8　坝顶高程计算表

经计算，取4种计算水位情况下的坝顶高程最大值为22.94m。水库现状坝顶高程为22.38m，防浪墙顶高程23.48m。根据《碾压式土石坝设计导则》(SL274-2001)中的规定，防浪墙顶高程高于计算的坝顶高程；坝顶高程高于设计洪水时静水位+0.5m，高于校核洪水时静水位；心墙顶高程21.38高于设计洪水时静水位，故满足规范要求。

5　结　论

青云河水库防洪标准为洪水设计100 a一遇，校核洪水为1000a一遇。主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。根据复核结果，水库大坝实际抗洪能力满足100a设计，1000a校核洪水标准。安全级别为A，复核防洪标准为A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(03)：134-136.

[2]中华人民共和国水利部.水利水电工程等级划分及洪水标准SL252—2001[S].北京：中国水利水电出版社，2007.

[3]马传华.孟家店水库防洪标准复核分析[J].黑龙江水利科技，2014(10)：12-14.

[4]王欢.水库运行管理及调度的有效方法分析[J].水利规划与设计，2014(09)：55-56+63+76.

[5]项琼.希尼尔水库大坝结构安全分析[J].水利规划与设计，2015(08)：68-71.

[6]张艳丽.海龙川水库溢洪道加固设计与计算分析[J].水利技术监督，2015(01)：49-51.

[7]沈英浩，杨桂红.闹德海水库防洪标准复核评价[J].水利科技与经济，2010(03)：319-321.

[8]中华人民共和国水利部.碾压式土石坝设计规范SL274—2001[S].北京：中国水利水电出版社，2002.

[9]邢喜梅.卡尔塔水库大坝抗震安全评价[J].水利技术监督，2014(01)：13-15.

[10]中华人民共和国水利部.水工建筑物抗震设计规范SL203—1997[S].北京：中国水利水电出版社，2002.

1007-7596(2016)07-0037-04

2016-06-12

刘长高(1974-)，男，辽宁大连人，工程师，研究方向为水利水电工程、水利工程施工、水资源管理、农田水利设施管理等。

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