水库大坝防洪能力复核探析

　　摘要:文章以对铁甲水库的防洪能力复核工作为背景，当沿用原设计水位计算时，主、副坝防浪墙顶高程均不满足规范要求;当采用复核后的水位计算时，主坝防浪墙顶高程仍不满足规范要求，副坝防浪墙顶高程满足规范要求。特征水位的降低已对大坝的抗洪能力是否满足规范要求产生决定性影响，因此文章建议在安全评价阶段应对水库特征水位进行调整。

　　关键词:铁甲水库;防洪能力;抗洪能力;防浪墙顶高程;特征水位

　　水库大坝安全鉴定是及时、准确掌握水库安全状况，科学设定水库运行管理措施的法定制度[1]，也是开展水库防汛减灾、维修养护、除险加固、降等报废的重要依据[2]。大型水库的工作重点是防洪[3-4]，所以水库大坝防洪能力复核工作尤为重要。目前水库大坝安全鉴定工作的重要指导规范为SL258—2017《水库大坝安全评价导则》(以下简称《导则》)[5]，《导则》规定在防洪安全性评为C级时，应评为三类坝，属病险类水库[6]。

　　水库论文范例： 长潭水库生态问题诊断与对策研究

　　1工程概况及建设过程

　　1.1工程概况

　　铁甲水库位于丹东市振兴区汤池镇万宝村，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电、养鱼等综合利用的大(2)型水利枢纽工程[7]，其主要水工建筑物由主坝(黏土心墙坝)、副坝(黏土斜墙坝)、溢洪道、输水洞及电站等组成。水库校核洪水标准为2000年一遇，校核洪水位为93.59m，相应库容为2.56亿m3;设计洪水标准为200年一遇，设计洪水位为92.23m;正常蓄水位为89.10m，死水位为75.10m[7-9]。

　　1.2建设过程

　　铁甲水库于1958年9月开始修建，1961年大坝部分蓄水，1964年竣工[8]，1965年灌区配套完成。1999年，铁甲水库因防洪标准低，被鉴定为三类坝，同年进行除险加固初步设计。2001年进行除险加固工程，2004年除险加固工程全面完工，2010年，铁甲水库除险加固工程完成竣工验收。2018年对铁甲水库开展安全评价工作，本次评价 中，铁甲水库因防洪安全性及金属结构安全评价为C级，被评为三类坝，需进行除险加固。

　　2水库防洪能力复核

　　防洪能力复核的主要内容包括防洪标准复核、设计洪水复核计算、调洪计算及大坝抗洪能力复核。

　　2.1防洪标准复核

　　铁甲水库总库容2.56亿m3，按GB50201—2014《防洪标准》和SL252—2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，水库为Ⅱ等工程，主要建筑物级别为2级，设计洪水标准为500～100年一遇，校核洪水标准为5000～2000年一遇[10-11]。现状水库防洪标准采用200年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核[3]，符合规范要求，本次复核确定水库防洪标准不变，仍按200年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。

　　2.2设计洪水复核计算

　　在1999年的铁甲水库除险加固工程(以下简称“除险加固”)初步设计中，采用1982年编制的《辽宁省暴雨洪水查算图表》(以下简称“1982图表法”)计算设计洪水。在2018年铁甲水库安全评价(以下简称“安全评价”)阶段，采用1998年编制的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》(以下简称“1998图表法”)计算铁甲水库设计洪水。安全评价阶段采用“1998图表法”计算的设计洪水成果比原设计采用“1982图表法”计算的设计洪水成果小，根据《导则》，宜沿用原设计洪水成果进行调洪计算。

　　2.3调洪计算

　　铁甲水库下游防洪标准以及限制泄流量没有变化，防洪任务没有变化，经复核，水库调度运用方式与上阶段的调洪调度方式相同。铁甲水库洪水调度方式:水库的防洪限制水位为86.60m;汛期当水库水位高于86.60m时，输水洞泄洪;当水库水位高于89.70m时，溢洪道开一孔闸门;当水库水位高于91.60m时，溢洪道开三孔闸门;当水库水位高于92.40m时，溢洪道开五孔闸门。

　　按照水库洪水调度运用方式对设计洪水过程进行调洪演算。按照安全评价时采用“1998图表法”的洪水成果进行调洪计算的设计洪水位及校核洪水位均小于除险加固阶段的特征水位。根据《导则》，宜沿用原特征水位和库容指标。

　　2.4大坝抗洪能力复核

　　2.4.1防浪墙顶高程复核

　　根据SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》，水库坝顶在静水位以上的超高按下式计算[12]: y=R+e+A(1)式中，y—坝顶超高，m;R—波浪爬高，m;e—风壅高，m;A—安全加高，正常情况A=1.0m，非常情况A=0.5m。主坝在除险加固及安全评价两个阶段的特征水位计算工况下，计算的防浪墙顶高程均高于现状防浪墙顶高程，主坝的防浪墙顶高程的计算控制工况为设计洪水位，近期非常运用洪水工况不影响主坝抗洪能力的评价，综上可得出，主坝的抗洪能力不满足规范要求。副坝在除险加固阶段的特征水位下，计算得到的防浪墙顶高程高于现状防浪墙顶高程，副坝抗洪能力不满足规范要求;在安全评价阶段，各水位工况下计算的防浪墙顶高程均低于现状防浪墙顶高程，副坝抗洪能力满足规范要求。

　　3水库防洪能力复核结果分析

　　(1)“1998图表法”计算的设计洪峰成果小于“1982图表法”成果，减小幅度最大为12.33%。(2)“1998图表法”调洪计算的水位成果小于“1982图表法”成果，减小数值最大为0.35m。(3)根据《导则》，在安全评价阶段，通常是沿用原“除险加固”阶段的设计供水成果及特征水位，用该成果复核主、副坝的抗洪能力均不满足规范要求，水库大坝的防洪能力安全评价为C级，为三类坝。

　　(4)采用“1998图表法”调洪计算的水位成果进行复核计算，得到主坝的抗洪能力不满足规范要求，副坝的抗洪能力满足规范要求，水库大坝的防洪能力安全评价为C级，为三类坝。根据《导则》的条文说明，当设计洪水成果及调洪计算后的特征水位明显低于原设计时，可通过分析论证后采用复核计算成果，报请相关部门批准后调整水库特征水位。

　　但《导则》并未给出“明显”的界限。文章通过计算对比两阶段特征水位下的主、副坝防浪墙顶高程，发现特征水位的降低已对副坝的抗洪能力是否满足要求产生决定性影响，虽然水库大坝的防洪能力安全评价仍为C级，但评价内容及结论均发生实质变化。所以该阶段应采用“1998图表法”成果进行水库的安全评价工作，同时履行相关手续调整水库特征水位。

　　4结论

　　(1)文章研究表明，在安全评价阶段，当设计洪水成果及特征水位小于原设计成果时，采用原成果进行大坝防洪能力复核，是符合规范要求的，复 核后的成果偏安全，偏保守。(2)但当复核后的特征水位明显小于原设计成果时，并对大坝抗洪能力是否满足规范要求产生决定性影响时，应采用复核后的洪水及水位成果进行安全评价工作，并提供相应的评价意见，同时履行相关手续调整水库特征水位。(3)文章对《导则》条文说明中的“明显小于”给出一种具体的边界说明，建议补充到该规范条文说明中。

　　参考文献：

　　[1]王士军.中国水库大坝安全法律框架研究[C].中国水利学会首届青年科技论坛论文集，2003:497-504.

　　[2]王伟.辽宁省小型水库安全鉴定存在的问题及推进措施[J].水利发展研究，2020，20(5):54-56.

　　[3]李禄.东港市水库洪水调度方案编制技术研究[J].水利技术监督，2020(3):99-101，230.

　　[4]王磊.辽宁省水资源脆弱性评价[J].水利规划与设计，2019(4):50-53，71.

　　作者：陆继鑫，栗铭，朱笑然，李晓林，沈长越