水文分析计算在中小型水库安全鉴定中的运用

　　摘要：2019年广东省多地区将进行新一轮水库的安全鉴定工作，虽然近年来分批次进行了多轮的水库加固工程，优先消除了一部分问题突出、重点水库的安全隐患，保障了一批水库的安全运行，但是应当清醒认识到当前形势依然严峻。防洪能力复核是安全鉴定的重要组成部分，而水文分析计算则是防洪能力复核的基础和必要先行条件，其成果的科学、合理、可靠性直接决定了防洪能力复核结论的准确性、可靠性和可信性。只有对水库进行精准的安全鉴定，才能对下来的除险加固工作提供准确指导。

　　关键词：水文分析计算;水库;安全鉴定;防洪能力

　　水库作为蓄水工程[1]，直接关系到当地广大居民的生活饮水、农业灌溉、水力发电等切身利益，对水库进行安全鉴定，并进一步进行除险加固工作，不仅是水库安全稳定运行的保障，也是人民生命财产的保护。位于南方的广东省，其水资源总量虽属全国最丰富的省(区)之一，全省多年平均水资源总量[2]1830亿m3，其中地表水资源量1820亿m3，地表水资源丰富，地表水也成为了广东省水资源开发利用的主要水源。

　　广东省内水库众多，且大多建库较早，经过多年的运行，水库或多或少会出现安全隐患，逐步推进水库安全鉴定、除险加固消除安全隐患就显得尤为重要和迫切。广东省近年来分批次进行了多轮的水库加固工程，但省内水库众多，当前形势依然严峻。以山区惠州市龙门县为例，全县现有蓄水工程133宗，其中，大(2)型水库1宗(天堂山)，中型水库3宗(七星墩、梅州、白沙河)，小(1)型水库23宗，小(2)型水库42宗，山塘78宗。

　　全县蓄水工程总库容45149.6万m3，正常库容31485.15万m3，控制集雨面积942km2，占全县总面积的41%。而这些水库大多建成于上世纪六七十年代。全县近年来先后完成了4宗大中型水库及8宗小(1)型水库的安全鉴定，其中尚有2宗中型、一宗小(1)型水库处于设计阶段，完成安全鉴定的水库仅占全县蓄水工程的9.0%。龙门县计划2019年完成对23宗水库的安全鉴定，查找水库存在问题，并进行针对性的除险加固，时间紧迫、任务繁重。

　　因此，对水库进行精准把脉、甄别尤为重要。防洪能力复核是安全鉴定[3]的重要组成部分，而水文分析计算则是防洪能力复核的基础和必要先行条件。防洪能力复核的目的是根据收集的水文资料进行设计洪水复核和调洪计算，评价大坝现状抗洪能力是否满足现行标准要求。以龙门县内典型水库——七星墩水库作为分析对象，七星墩水库大坝为土石坝，最大坝高47.4m，为广东省内土石坝坝体最高的水库。

　　七星墩水库位于龙门县西南部，增江支流永汉河上游南昆河支流，为一座中型水库，库区集雨面积24.43km2，另有一条引水渠将南昆河干流的水引至库区，引水集雨面积为52.95km2，引水渠区间集雨面积为0.96km2。水库溢洪道为开敞式，无闸门控制。

　　1设计洪水复核

　　根据《防洪标准》(GB50201-2014)以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)规定，七星墩水库属中型水库，工程等别为Ⅲ等，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇，与原设计一致。七星墩水库为中型水库，区域内无实测洪水资料，洪水拟采用暴雨推求。水库坝址设有七星墩雨量站，保存完好的有1987年～2015年共29年逐日降雨资料，因此拟在分析七星墩雨量站资料的基础上，与《广东省暴雨参数等值线图》(2003年版)查算暴雨进行对比分析，采用偏安全的暴雨值。

　　并采用广东省综合单位线法和推理公式法进行洪水计算，结果采用其中对水库防洪较为不利的洪水成果。根据七星墩雨量站实测资料统计，最大24小时，P=2%雨量值为337.53mm，P=0.1%雨量值为477.03mm;最大72小时，P=2%雨量值为521.47mm，P=0.1%雨量值为742.83mm。

　　通过对比暴雨参数值可知，查图值均大于实测值，考虑七星墩所在南昆山为广东省暴雨中心之一，且等值线图暴雨经过地区综合，加入了历史暴雨，结果更为安全可靠，因此暴雨参数采用等值线图暴雨值。由设计暴雨推求设计洪水，采用广东省综合单位线法与推理公式法进行水库设计洪水计算，并作分析比较。通过计算结果与原设计洪水计算成果及历次除险加固设计成果进行对比，分析本次设计洪水计算成果的合理性。

　　通过分析，计算采用的暴雨参数合理，计算方法科学，认识设计洪水计算成果合理。由于七星墩水库有跨流域引水情况，引水渠首设置有节制闸，洪水期间可只考虑引水区间设计洪水，同时还应复核计算引水渠的过流能力，以引水渠最大引水流量作为洪水计算时应考虑引水渠的入库流量。

　　为安全起见，本次洪水叠加采用两种叠加工况：引水工况1：洪水过程线中流量小于等于引水渠过流能力的，采用洪水过程线的洪水流量;洪水过程线中流量大于引水渠过流能力的，采用渠道过流能力的洪水流量，然后和水库坝址以上洪水进行叠加。引水工况2：考虑引水渠首处的引水闸出现状况，引水渠区间洪水按引水渠过流能力考虑，即将水库坝址以上洪水与引水渠过流能力对应的流量进行叠加。最后以水库坝址以上集雨面积的洪水和引水渠区间的洪水叠加后的成果作为设计洪水成果。可得到叠加后的洪峰流量成果和设计洪水过程线。由计算成果可知，P=2%时洪峰流量为596.85m3/s，P=0.1%时洪峰流量为910.51m3/s。

　　2调洪计算

　　(1)确定水库的调洪原则，七星墩水库泄洪建筑物为溢洪道，溢洪道承担七星墩水库的泄洪任务;溢洪道为开敞式，无闸门控制，当水位超过正常水位时，即溢洪道堰顶高程时，则自行排洪。

　　(2)整理并复核水库水位～库容关系曲线。

　　(3)分析计算水库溢洪道水位～泄流量关系，并于原设计成果及历次加固设计成果进行对比，分析其成果合理性。

　　(4)调洪计算，根据拟定的调洪原则以及调洪基本资料，采用广东省水利厅调洪演算程序TH-3GD(1993.8)进行调洪演算。由设计洪水计算成果得到的综合单位线法和推理公式法计算的设计洪水过程线，分别进行调洪演算，采用设计洪水位较高的成果。由计算成果可知，P=2%时最高库水位为274.17m，相应库容为2316万m3，最大泄量193.8m3/s;P=0.1%时最高库水位为275.5m，相应库容为2477万m3，最大泄量323.3m3/s。

　　水文分析计算作为防洪能力复核的基础和必要先行条件，必须保障其参数选择合理、计算方法科学及计算成果合理，否则接下来的工作将会充满问号。有了科学、合理的水文分析计算成果后，则可在此基础上进一步分析水库大坝的抗洪能力：

　　(1)在调洪计算确定的防洪设计水位基础上，再计算坝顶超高，可得到满足防洪标准要求的最低坝顶高程，与现状实测坝顶高程对比，可复核大坝现状抗洪能力是否满足设计规范要求，同时，对土石坝还应复核防渗体顶高程是否满足防洪标准。

　　(2)复核溢洪道控制段、泄槽段挡墙能否满足规范要求。

　　(3)复核设计洪水状况下下泄流量情况及对下游的影响。综上分析，可知七星墩水库原设计防洪标准满足要求，水库溢洪道可满足安全泄流要求，水库调度方式符合水库特点，大坝现状高程满足规范要求，但溢洪道控制段挡墙顶高程不满足校核洪水位水面的超高要求，溢洪道下泄最大流量时，存在安全隐患，影响溢洪道两侧边坡的安全。七星墩水库大坝防洪安全性可评为C级。

　　3结束语

　　水文分析计算作为防洪能力复核的基础和必要前提条件，其成果的科学、合理、可靠性直接决定了防洪能力复核结论的准确性、可靠性和可信性。在实际工作中应当充分重视水文分析计算，结合不同工况，合理采用相应的计算方法，保证成果的客观准确性。

　　当然，防洪能力复核只作为水库大坝安全鉴定的其中一部分，要对水库大坝安全状况进行准确分类，还应结合工程质量安全、渗流安全、结构安全、金属结构安全等评价情况，综合分析评价水库状况，同时还要重视历史资料的收集、整理及分析，尤其是运行中历次出现的险情情况，要进行重点针对性的分析，查找原因，分析其安全隐患。总之，只有对水库进行精准的安全鉴定，才能对下来的除险加固工作提供准确指导。

　　参考文献：

　　[1]万俊.高等学校水利类教材·水资源开发利用(第2版)[M].武汉：武汉大学出版社，2008：26.

　　[2]广东省水利厅.水资源概况[EB/OL].

　　[3]盛金保，彭雪辉，王昭升，等.水库大坝安全评价导则[M].北京：中国水利水电出版社，2017：1.

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