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    科學技術論文

    水庫大壩防洪能力復核探析

    時間:2021年08月16日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:文章以對鐵甲水庫的防洪能力復核工作為背景,當沿用原設計水位計算時,主、副壩防浪墻頂高程均不滿足規范要求;當采用復核后的水位計算時,主壩防浪墻頂高程仍不滿足規范要求,副壩防浪墻頂高程滿足規范要求。特征水位的降低已對大壩的抗洪能力是否滿足

      摘要:文章以對鐵甲水庫的防洪能力復核工作為背景,當沿用原設計水位計算時,主、副壩防浪墻頂高程均不滿足規范要求;當采用復核后的水位計算時,主壩防浪墻頂高程仍不滿足規范要求,副壩防浪墻頂高程滿足規范要求。特征水位的降低已對大壩的抗洪能力是否滿足規范要求產生決定性影響,因此文章建議在安全評價階段應對水庫特征水位進行調整。

      關鍵詞:鐵甲水庫;防洪能力;抗洪能力;防浪墻頂高程;特征水位

    水庫大壩

      水庫大壩安全鑒定是及時、準確掌握水庫安全狀況,科學設定水庫運行管理措施的法定制度[1],也是開展水庫防汛減災、維修養護、除險加固、降等報廢的重要依據[2]。大型水庫的工作重點是防洪[3-4],所以水庫大壩防洪能力復核工作尤為重要。目前水庫大壩安全鑒定工作的重要指導規范為SL258—2017《水庫大壩安全評價導則》(以下簡稱《導則》)[5],《導則》規定在防洪安全性評為C級時,應評為三類壩,屬病險類水庫[6]。

      水庫論文范例: 長潭水庫生態問題診斷與對策研究

      1工程概況及建設過程

      1.1工程概況

      鐵甲水庫位于丹東市振興區湯池鎮萬寶村,是一座以灌溉為主,兼顧防洪、發電、養魚等綜合利用的大(2)型水利樞紐工程[7],其主要水工建筑物由主壩(黏土心墻壩)、副壩(黏土斜墻壩)、溢洪道、輸水洞及電站等組成。水庫校核洪水標準為2000年一遇,校核洪水位為93.59m,相應庫容為2.56億m3;設計洪水標準為200年一遇,設計洪水位為92.23m;正常蓄水位為89.10m,死水位為75.10m[7-9]。

      1.2建設過程

      鐵甲水庫于1958年9月開始修建,1961年大壩部分蓄水,1964年竣工[8],1965年灌區配套完成。1999年,鐵甲水庫因防洪標準低,被鑒定為三類壩,同年進行除險加固初步設計。2001年進行除險加固工程,2004年除險加固工程全面完工,2010年,鐵甲水庫除險加固工程完成竣工驗收。2018年對鐵甲水庫開展安全評價工作,本次評價 中,鐵甲水庫因防洪安全性及金屬結構安全評價為C級,被評為三類壩,需進行除險加固。

      2水庫防洪能力復核

      防洪能力復核的主要內容包括防洪標準復核、設計洪水復核計算、調洪計算及大壩抗洪能力復核。

      2.1防洪標準復核

      鐵甲水庫總庫容2.56億m3,按GB50201—2014《防洪標準》和SL252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規定,水庫為Ⅱ等工程,主要建筑物級別為2級,設計洪水標準為500~100年一遇,校核洪水標準為5000~2000年一遇[10-11],F狀水庫防洪標準采用200年一遇洪水設計,2000年一遇洪水校核[3],符合規范要求,本次復核確定水庫防洪標準不變,仍按200年一遇洪水設計,2000年一遇洪水校核。

      2.2設計洪水復核計算

      在1999年的鐵甲水庫除險加固工程(以下簡稱“除險加固”)初步設計中,采用1982年編制的《遼寧省暴雨洪水查算圖表》(以下簡稱“1982圖表法”)計算設計洪水。在2018年鐵甲水庫安全評價(以下簡稱“安全評價”)階段,采用1998年編制的《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》(以下簡稱“1998圖表法”)計算鐵甲水庫設計洪水。安全評價階段采用“1998圖表法”計算的設計洪水成果比原設計采用“1982圖表法”計算的設計洪水成果小,根據《導則》,宜沿用原設計洪水成果進行調洪計算。

      2.3調洪計算

      鐵甲水庫下游防洪標準以及限制泄流量沒有變化,防洪任務沒有變化,經復核,水庫調度運用方式與上階段的調洪調度方式相同。鐵甲水庫洪水調度方式:水庫的防洪限制水位為86.60m;汛期當水庫水位高于86.60m時,輸水洞泄洪;當水庫水位高于89.70m時,溢洪道開一孔閘門;當水庫水位高于91.60m時,溢洪道開三孔閘門;當水庫水位高于92.40m時,溢洪道開五孔閘門。

      按照水庫洪水調度運用方式對設計洪水過程進行調洪演算。按照安全評價時采用“1998圖表法”的洪水成果進行調洪計算的設計洪水位及校核洪水位均小于除險加固階段的特征水位。根據《導則》,宜沿用原特征水位和庫容指標。

      2.4大壩抗洪能力復核

      2.4.1防浪墻頂高程復核

      根據SL274—2001《碾壓式土石壩設計規范》,水庫壩頂在靜水位以上的超高按下式計算[12]: y=R+e+A(1)式中,y—壩頂超高,m;R—波浪爬高,m;e—風壅高,m;A—安全加高,正常情況A=1.0m,非常情況A=0.5m。主壩在除險加固及安全評價兩個階段的特征水位計算工況下,計算的防浪墻頂高程均高于現狀防浪墻頂高程,主壩的防浪墻頂高程的計算控制工況為設計洪水位,近期非常運用洪水工況不影響主壩抗洪能力的評價,綜上可得出,主壩的抗洪能力不滿足規范要求。副壩在除險加固階段的特征水位下,計算得到的防浪墻頂高程高于現狀防浪墻頂高程,副壩抗洪能力不滿足規范要求;在安全評價階段,各水位工況下計算的防浪墻頂高程均低于現狀防浪墻頂高程,副壩抗洪能力滿足規范要求。

      3水庫防洪能力復核結果分析

      (1)“1998圖表法”計算的設計洪峰成果小于“1982圖表法”成果,減小幅度最大為12.33%。(2)“1998圖表法”調洪計算的水位成果小于“1982圖表法”成果,減小數值最大為0.35m。(3)根據《導則》,在安全評價階段,通常是沿用原“除險加固”階段的設計供水成果及特征水位,用該成果復核主、副壩的抗洪能力均不滿足規范要求,水庫大壩的防洪能力安全評價為C級,為三類壩。

      (4)采用“1998圖表法”調洪計算的水位成果進行復核計算,得到主壩的抗洪能力不滿足規范要求,副壩的抗洪能力滿足規范要求,水庫大壩的防洪能力安全評價為C級,為三類壩。根據《導則》的條文說明,當設計洪水成果及調洪計算后的特征水位明顯低于原設計時,可通過分析論證后采用復核計算成果,報請相關部門批準后調整水庫特征水位。

      但《導則》并未給出“明顯”的界限。文章通過計算對比兩階段特征水位下的主、副壩防浪墻頂高程,發現特征水位的降低已對副壩的抗洪能力是否滿足要求產生決定性影響,雖然水庫大壩的防洪能力安全評價仍為C級,但評價內容及結論均發生實質變化。所以該階段應采用“1998圖表法”成果進行水庫的安全評價工作,同時履行相關手續調整水庫特征水位。

      4結論

      (1)文章研究表明,在安全評價階段,當設計洪水成果及特征水位小于原設計成果時,采用原成果進行大壩防洪能力復核,是符合規范要求的,復 核后的成果偏安全,偏保守。(2)但當復核后的特征水位明顯小于原設計成果時,并對大壩抗洪能力是否滿足規范要求產生決定性影響時,應采用復核后的洪水及水位成果進行安全評價工作,并提供相應的評價意見,同時履行相關手續調整水庫特征水位。(3)文章對《導則》條文說明中的“明顯小于”給出一種具體的邊界說明,建議補充到該規范條文說明中。

      參考文獻:

      [1]王士軍.中國水庫大壩安全法律框架研究[C].中國水利學會首屆青年科技論壇論文集,2003:497-504.

      [2]王偉.遼寧省小型水庫安全鑒定存在的問題及推進措施[J].水利發展研究,2020,20(5):54-56.

      [3]李祿.東港市水庫洪水調度方案編制技術研究[J].水利技術監督,2020(3):99-101,230.

      [4]王磊.遼寧省水資源脆弱性評價[J].水利規劃與設計,2019(4):50-53,71.

      作者:陸繼鑫,栗銘,朱笑然,李曉林,沈長越

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