某水库防洪能力复核分析

李 影，刘 攀，王 朝

(1.江苏省水利勘测设计研究院，江苏 徐州 221000； 2.徐州市水利建筑设计研究院，江苏 徐州 221000)

1 概 述

水库防洪是水库的重要效益之一，在水库长期使用过程中，淤积、冲刷等原因造成水库防洪能力有所改变，针对这类水库进行防洪能力复核是十分必要的[1-5]。

水库属中型水库，枢纽工程属Ⅲ等工程，水库的原防洪标准设计洪水重现期为100年一遇，校核洪水重现期为1 000年一遇。水库主要为防洪、供水功能，水库工程特性见表1。

表1 水库工程特性表

2 水库防洪能力复核

2.1 水位-库容-泄量关系

本次对水位-库容进行复核，鉴于水库在除险加固后，其库区范围内的地形地质条件稳定，且未进行具备规模的开发利用，水库淤积程度较小，因此水库水位-库容曲线沿用除险加固设计报告资料，见图1。

图1 水库水位-库容曲线

水库主要泄(输)水建筑物为溢洪道和坝下输水涵。水库溢洪道位于水库东南面，距大坝直线距离为1 km，由进口段、陡槽段、消力池、水平明渠段和下游尾水渠等组成。左坝肩为开敞式溢洪道，宽顶堰，堰顶高程33.085 m，净宽10 m，长10 m；堰下接一级陡槽段，陡槽段长53 m，宽10 m，陡槽底坡1/4；陡槽下游接一级消力池，消力池长9.4 m，宽10 m；一级消力池下平面转30°角后，接190.3 m明渠段，明渠段宽12～14 m；明渠段末接五级跌水，长4～5 m，宽14 m，下游衔接水。不考虑输水涵泄洪。经复核，水库的溢洪道水位-泄量关系见表2。

表2 水库水位-泄量关系复核

2.2 设计洪水复核

2.2.1 设计暴雨计算

将本次的设计暴雨成果与除险加固成果进行比较可知，本次计算成果较除险加固成果基本一致，相对偏差在5%以内，表明区域内的暴雨参数没有发生剧烈变化。考虑到本次设计暴雨的时间序列延续到2016年，相关暴雨参数发生了轻微变化，因此设计暴雨成果选用本次复核成果。见表3。

表3 本次设计暴雨复核成果与除险加固成果比较

2.2.2 设计洪水计算

库区周围属低山区，地形较陡。库区分水岭高程在海拔60～106 m之间，库区内林木并不茂盛，植被不佳。水库是一座以供水为主，兼有防洪等综合利用的中型水利枢纽工程。水库地理参数为：F=20 km2，L=9.5 km，J=0.005 4。暴雨参数采用：暴雨低区的αt～t～F。

库区集雨面积内大部分属低山丘陵，山体较缓，库区山体地表标高25～80 m，植被茂盛，土壤透水性及植被情况均属中等，可考虑作为高丘区类选用汇流参数。

水库设计洪水的计算按照本次复核地理参数成果，结合实测雨量站的设计暴雨成果，采用综合单位线、推理公式法(1988年修订)两种方法分别计算，成果见表4。

表4 设计洪水成果表

2.2.3 成果合理性分析

根据表5的计算成果可知，综合单位线和推理公式两种方法计算结果差值在20%以内，表明本次设计洪水计算成果是合理的。其中，综合单位线法的计算成果大于推理公式法，偏安全考虑，水库的设计洪水采用综合单位线法的计算成果。

表5 本次设计洪水复核成果与2009年除险加固成果对比表

将本次计算设计洪水成果与《除险加固》成果进行对照可知，本次复核成果与除险加固成果非常接近，且略低于除险加固成果。

3 洪水调节计算成果

3.1 水库调洪演算

水库溢洪道堰顶高程为33.086 m，且溢洪道为无闸门控制的宽顶堰型式，水库水位高于堰顶高程后自由泄流。因此，以正常蓄水位33.086 m作为起调水位，来水通过溢洪道溢洪，输水涵不参与泄洪。

根据设计洪水成果，结合水库的水位-库容曲线和水位泄-量曲线进行调洪演算，计算成果见表6。

表6 水库调洪计算成果

3.2 成果合理性分析

将本次调洪演算成果与《除险加固》成果进行对照可知，本次复核的成果与除险加固成果非常接近，本次复核的设计洪水位为35.08 m，1 000年一遇校核洪水位为35.82 m，均较除险加固成果(设计洪水位35.11和35.89 m)略低。其原因在于本次采用的水位泄流曲线较除险加固成果略大，故导致调洪最高库水位略低于除险加固成果；本次复核的2 000年一遇的校核洪水标准下的调洪成果因高于除险加固的标准而不作比较。相关对比情况见表7、图2-图3。

图2 100年一遇设计洪水过程下的入库、出库洪水过程及水位变化过程

图3 1 000年一遇校核洪水过程下的入库、出库洪水过程及水位变化过程

表7 本次调洪演算复核成果与2009年除险加固成果对比表

当调洪计算成果低于原设计或前次大坝安全鉴定确定的指标时，宜仍沿用原特征水位和库容指标。因此，经过复核，本次调洪演算成果最终采用除险加固成果，并以该结果复核水库大坝的安全超高。

4 坝顶高程复核

坝顶超高复核结果见表8。根据安全复核测量显示，水库的坝顶高程为36.70 m，防浪墙高程为37.75 m。因此，经过比较，现状水库的坝顶高程在正常运用情况下，高出静水位0.5 m以上；在非常运用情况下，坝顶不低于静水位，坝顶高程满足规范要求。此外，防浪墙高程37.75 m，均满足正常运用条件和非正常运用工况里的正常蓄水位工程和1 000年一遇的校核洪水位工况，但不满足2 000年一遇校核洪水的非正常工况。

表8 水库坝顶超高复核成果(起调水位33.086 m)

因此，水库的现状防浪墙顶高程能满足100年一遇设计防洪标准和1 000年一遇校核防洪标准；但现状防浪墙高程无法满足2 000年一遇校核防洪标准。

5 结 论

安全评价经复核后，水库洪水计算采用F=20 km2，L=9.5 km，J=0.005 4。根据安全评价防洪复核成果，考虑水库调洪条件下，水库设计洪水位(P=1%)时的坝顶高程为35.61 m、防浪墙顶高程为37.58 m。现状大坝坝顶高程36.70 m，防浪墙顶高程37.75 m；大坝的坝顶高程、防浪墙顶满足1 000年一遇防洪要求。