水库除险加固设计中防洪复核工作探讨

【关键词】 水库；防洪标准；复核；注意事项 

　　广东省是我国受洪水灾害威胁严重的省份之一，防洪能力的高低直接关系到地区经济和人民生产财产安全。但我省多数水库大多建于上个世纪，受当时科技和施工条件的限制，存在着设计不够完善、工程质量偏差等方面的问题，再加之多年的疲劳运用，诸多水库程度不同地出现了险情，对防洪安全造成威胁。因此，必须对存在隐患的水库进行除险加固。而除险工作之前要对水库进行防洪复核，防洪复核结果是水库除险加固的基本依据，因此，加固防洪复核工作意义重大。 

　　1 水库设计洪水与防洪复核的特点及基本方法 

　　水库设计洪水计算与防洪复核的主要特点：①绝大多数水库位于小流域，缺乏实测径流资料，甚至降雨资料也没有，一般为无资料情况下的计算；②小流域面积小，自然条件趋于单一，计算时可作适当概化的假定，如假定设计暴雨时空分布均匀；③小型水库分布广、数量多，在保证一定精度的前提下，应力求计算方法简便；④小型水库一般对洪水的调节能力较小，工程受洪峰流量影响明显，设计洪峰流量计算比洪水过程线推求更为重要；⑤计算的目的主要是为水库安全鉴定、除险加固与设计提供依据。 

　　2 小型水库设计洪水与防洪复核的主要内容 

　　2.1水库基本资料复核 

　　水库设计洪水和防洪复核的可靠性，首先取决于水文水利计算中所依据的基本资料是否准确、齐全、可靠。因此，首先应对水库基本资料进行复核，其主要内容包括以下几方面。 

　　（1）水库工程技术指标。主要包括：①水库各种特征水位；②坝顶高程、心墙顶高程、最大坝高、防浪墙高、防浪墙高程；③溢洪道类型、堰顶高程、堰顶净宽、闸门类型、闸门高、闸顶高程、闸孔净宽、泄洪洞（渠）断面尺寸；④风区长度、边坡系数等其他指标。 

　　（2）流域及水库特征参数。利用1∶10000或1：1000的地形图进行复核，主要包括：①坝址以上集水面积F、主河道长L、主河道比降J；②水库水位Z～面积F关系曲线、水位Z～库容V关系曲线、水位Z～下泄流量q关系曲线。 

　　在水库基本资料复核过程中，基础资料应到工程现场查核，误差较大的，要认真查阅原设计中的有关资料进行核实，并说明原因，以保证基本资料的准确可靠。 

　　2.2水库防洪标准确定 

　　防洪标准是水文水利计算的基本依据，它反映了水工建筑物防洪的安全程度。水库的等级不同，其水工建筑物的级别不同，防洪标准也不相同。防洪标准的确定，一般要根据防洪保护对象在遭受洪灾时造成的经济损失和社会影响划分若干等级，然后依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）、《防洪标准》（GB50201－94）中的规定确定，其相应的洪水设计规范为《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44－2000）。 

　　2.3水库设计洪水推求 

　　设计洪水是指符合一定设计标准的洪水，包括设计洪峰流量、一定时段的设计洪水总量和设计洪水过程线等3个要素。根据《水库大坝安全评价导则》（SL 258－2000）（以下简称 《导则》）的规定，尽可能采用流量资料推求入库洪水进行复核计算，而小型水库大都属于小流域或特小流域，大多缺乏实测洪水资料，所以该方法在使用上受到限制。因此，设计洪水只能由暴雨途径进行推求。设计暴雨资料一般情况下可采用查《广东省暴雨参数等值线图》（2003年）的成果或采用实测资料与查《图集》成果进行对比分析，然后合理选用。洪水计算有关参数通过查《广东省暴雨径流查算图表使用手册》（1991）确定。 

　　2.4水库防洪能力复核 

　　2.4.1调洪计算 

　　调洪计算主要包括起调水位的确定、水位库容关系的复核、泄洪能力的复核和调洪演算，其目的是推求防洪高水位、设计洪水位和校核洪水位。 

　　对于起调水位，一般取水库的原汛限水位或正常高水位，即溢洪道无闸控制的取堰顶高程，有闸门控制的取正常高水位。若水库运行过程中调整了汛限水位，且经过上级主管部门审批，则取新的汛限水位。 

　　对于水位库容关系复核，若库区泥沙淤积较严重，水位库容关系发生较大变化，必须重新复核水库特性曲线；若淤积量很少，库容变化不大，则不需要重新复核。 

　　对泄洪能力的复核，若水库经过加固改造，泄洪建筑物的形式或尺寸发生了改变，或过流边界条件发生了变化，必须根据现状重新复核泄洪能力。 

　　对于调洪演算，分有闸门和无闸门2种情况。有闸门情况，根据入库流量调整闸门开度，来多少泄多少，直至闸门全开；无闸门情况，属于自由溢流。根据水库水量平衡方程和蓄泄方程，一般利用软件进行调洪演算，推求防洪高水位、设计洪水位和校核洪水位。 

　　2.4.2水库防洪能力复核 

　　水库防洪能力复核包括大坝坝顶高程的复核、泄洪建筑物的安全复核和消能防冲复核。 

　　（1）大坝坝顶高程复核。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）等规范的规定与要求，分别计算设计工况和校核工况下的大坝安全超高、风浪爬高、风壅水面高度及要求的坝顶高程。当水库有副坝时，要单独计算设计工况和校核工况下副坝要求的坝顶高程。当坝顶上游侧设置了防浪墙时，则要确认其是否稳定、坚固、不透水且与坝体防渗体紧密接合。 

　　（2）泄洪建筑物的安全复核和消能防冲复核。根据《溢洪道设计规范》（SL253－2000）的规定与要求，对溢洪道控制段、泄槽段侧墙高程及消能防冲设施进行复核。在宣泄校核洪水时溢洪道控制段顶高程应不低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪高与安全超高值。 　　（3）防洪能力复核结论。防洪能力复核计算的结果，根据水库规模及所处地形特征（山区、丘陵区或平原、滨海区），应满足《防洪标准》（GB50201－94），水库大坝现状的抗洪能力应满足《防洪标准》（GB50201－94）及《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》（水规［1989］21号）的要求。当复核计算结果不满足要求时，应进一步复核计算大坝可安全运行的洪水频率。 

　　防洪能力复核要对以下几方面做出明确结论：①原设计的大坝防洪标准和设计洪水是否需要修改；②水库大坝的实际抗洪能力是否满足国家现行规范要求；③要求的最大泄洪流量能否安全下泄。最后，要根据《导则》的规定，确定水库大坝防洪安全级别，并对防洪安全作出合理评价。 

　　3 小型水库设计洪水与防洪复核中需要注意的几个问题 

　　3.1 雨量参数的取值 

　　水文资料及参数是水文分析计算的依据，尤其是雨量参数，其引用与审查直接关系着设计洪水计算的合理性。小型水库所在流域一般缺乏水文资料，雨量统计参数大多采用地区综合法根据最新《图集》查算。对于雨量参数的取值，应考虑将历史暴雨资料，特别是近期出现的特大暴雨加入进行频率计算，并与原设计雨量、老《图集》中参数取值、附近站实测雨量值进行对比分析，确保设计暴雨的可靠性、代表性和一致性。 

　　3.2防洪标准的确定 

　　水库的等级不同，其水工建筑物的级别不同，防洪标准也不相同。《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）对洪水标准有明确规定，规定中对下游有无影响是指坝下5.0Km范围内有无人口集中的居民点、重要交通设施等，这为选取防洪标准上、下限提供了有力参考依据。当上下游水头差低于10m，最大坝高也低于15m时，则应降低水库防洪标准按平原区情况确定。另外，在防洪标准选择时需充分考虑水库下游保护的人口、耕地、交通和串联水库的影响。 

　　3.3雨型和计算时段的选取 

　　小型水库一般对洪水的调节能力较小，工程受洪峰流量影响明显，设计洪峰流量计算比洪水过程线推求更为重要。洪峰流量主要由造峰历时内的暴雨所形成，计算中应选取对水库最不利的暴雨雨型分布。Δt应与单位线时段一致，选得太大往往雨量均化有漏峰现象，不能保证洪水的计算精度，选得太小会增加计算工作量，雨型选配也困难。通常集水面积在20Km2以下的按6h雨型，计算时段Δt＝0.5h；在5Km2以下的按3h雨型，计算时段Δt＝0.5h，这样更符合实际洪水汇流快、峰值大的特点。 

　　3.4设计洪水成果的合理性 

　　为保证计算的设计洪水的精度，对设计洪水计算所依据的暴雨洪水资料和流域特征资料应予以详细检查和分析，并对计算成果影响较大的或系统性问题应予分析改正。一般情况下，广东省综合单位线法与推理公式法的计算成果相差在20％以内的，采用广东省综合单位线法的计算成果。主要原因是推理公式法对降雨过程的变化没有充分考虑，导致洪量过于集中，但广东省综合单位线法能较好地反映降雨过程的变化和流域汇流特性，经实测洪峰验证，精度要比推理公式法高。当复核的设计洪水成果与原设计成果相比，偏小在10％以内或偏大在5％以内时，仍可认定原设计成果继续作为工程设计依据，否则应修改原设计洪水成果。另外，要查找并分析不同阶段设计洪水差异的原因，并对不同阶段设计洪水成果作出评价。 

　　3.5关于计算的方法 

　　在设计洪水推求的过程中，计算公式较多，数据之间关系密切，如果采用人工手算和查表计算，不仅繁琐，而且会产生舍入误差，影响计算结果。基于这种情况，可采用《水利水电工程设计计算程序集》进行计算。 

　　4 结语 

　　总而言之，防洪复核是病险水库除险加固的重要环节，防洪复核的质量直接关系到水库除险加固的有效性。因此，在复核中，要实事求是、科学对待，必须充分论证复核结果的可靠性，保证复核质量，只有才能为水库除险加固提供可靠准确的依据。 

　　参考文献 

　　[1] 范民民.浅谈小型水库防洪标准复核[J].山西水利，2005年第03期 

　　[2] 孙正东；施俊跃；范波芹.小型水库除险加固工程设计复核工作探讨[J].中国水利，2011年14期