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水利工程论文-水库溃坝对南水北调总干渠防洪影响.doc

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水利工程论文-水库溃坝对南水北调总干渠防洪影响.doc

水利工程论文水库溃坝对南水北调总干渠防洪影响摘要南水北调中线工程开工在即,工程建成后的风险问题不容忽视。总干渠左侧上游水库溃坝洪水是其中重要的影响因素之一,通过对总干渠河北省邯邢段(以下简称南段)范围内所有水库基本资料、技术指标、存在问题的系统分析,筛选排查以及溃坝洪水的分析,研究溃坝洪水对总干渠的影响,提出了总干渠防护措施建议。关键词南水北调水库溃坝影响南水北调中线工程的初步设计已基本完成,开工在即。此项工程不仅仅是跨流域大规模调水的输水工程,更重要的是一项宏伟的生态环境工程、经济工程和社会工程,是京、津及华北地区经济可持续发展的重要保障,也是2008年奥运会的绿色希望。具有巨大的生态、经济和社会效益。对于如此重大的建设工程其风险问题是不容忽视的,总干渠一旦出现问题,影响着下游京、津、冀地区的千家万户。总干渠河北省段线路全长461.14km,与237条大小河流交叉,交叉河流上游分布着众多的中小型水库。总干渠左侧太行山迎风区为华北暴雨多发区,该区暴雨情势复杂,洪水问题突出。著名的638暴雨洪水发生时,在该区域曾有5座中型水库和314座小型水库溃坝,给下游造成了很大的损失。目前总干渠左侧交叉河流上游有许多中小型水库现状防洪标准偏低或工程存在质量问题,不能满足总干渠100年一遇防洪的要求,一旦发生溃决,将对总干渠及交叉工程的安全运行构成一定的威胁。笔者对在详细调查总干渠河北省南段左侧区域中小型水库的基础上,研究了水库可能溃坝的方式和标准,分析了水库溃坝洪水对总干渠的影响,并提出有关预防措施和建议。1水库筛选建国以来,随着工农业经济的不断发展,在滏阳河流域上游修建了众多大、中、小型水利工程,在兴利和防洪方面都起到了不可忽视的作用。与南水北调中线总干渠河北省南段交叉的河流上游共有注册水库135座,其中大型水库3座,中型水库8座,小(一)型水库23座,小(二)型水库101座。根据水库的基本资料,技术指标,目前存在的问题以及距总干渠的距离等因素,对所有水库进行摸底。在粗略筛选的基础上,对选定的水库进行了现场查勘与调查,注重客观实际,并与地方和管理单位进行协调,综合确定可能溃坝的水库。分析主要遵循以下原则1)现状防洪标准小于或等于100年的水库2)无现状防洪标准和校核防洪标准,且通过估算和分析认为水库现状防洪标准低于100年的水库3)大坝有较严重质量问题的水库。4)存在上游水库溃坝洪水威胁的下游水库。同时还要考虑距总干渠的距离,一般情况小(二)型水库在20km以内,中型和小(一)型水库在50km以内。对于控制面积较小或库容较小,并且处于100km2以上河流支流上的水库,虽然符合上述几个条件,由于溃坝流量相对河道100年设计流量相对较小,不再进行分析。根据水库的现状调查情况和上述原则,对水库的防洪标准和存在的问题进行了细致的分析,确定了26座可能溃坝的水库,涉及河流12条表1。2总体分析思路由于水库多及其情况各异,对其分析计算比较复杂,首先建立3个基础库,即基本资料库、分析计算模块库、成果库,以便在计算中随时调取资料和计算程序并存放中间或最终计算成果。整个分析过程包括基础资料分析和水库的筛选排查、分析计算、影响分析及预防措施建议。1在众多的水库中,根据水库的基本情况、技术指标和存在问题,分析在总干渠防洪标准(100年)情况下有可能溃坝的水库,确定溃坝形式2根据各水库的具体情况,分析是否进行设计洪水计算和水库调洪计算确定溃坝指标、水库溃坝分析及洪水演进分析、区间洪水分析及洪水组合分析3溃坝洪水对总干渠影响分析、提出防护措施建议。详见图1。由于河流大小不一,流域内溃坝水库的数量不同,处理的方法也不同,对于仅有一座水库溃坝的河流,影响总干渠的洪水由单库溃坝洪水和区间洪水组成。由于所分析水库均在中小型河流上,没有大中型水利工程,对于小型水库,100年洪水基本不考虑削峰能力,单库溃坝时水库控制面积以外的流域均作为区间处理。对于有多座水库溃坝的河流,同时进行单库和不同组合的多库串联溃坝分析,分别于相应的区间组合,综合分析,按最有可能出现的较不利情况分析对总干渠的影响。鉴于各水库的坝型、坝长、坝质及与下游河道的关系等要素不尽相同,溃坝的形式与宽度也不一样,分析时根据水库的技术指标及实地勘察,考虑对总干渠的不利因素,确定其溃坝形式和宽度。大坝瞬时全溃的有地处山势险峻、坝体较高、坝长相对较短的土坝坝长适中、与下游河道等宽且河道比较顺直的土坝有严重质量问题的土坝混凝土溢流坝。根据坝体的形状,考虑选择矩形公式或抛物线型公式。对于坝体较长的土坝及坝长适中但下游河道较窄的土坝,按大坝瞬时横向局部一溃到底处理。对于局部溃坝的宽度,根据计算和现场查勘综合分析确定。对于串联或并联水库群的溃坝分析,以最下游水库为目标,按不同的溃坝组合进行分析,溃坝与演进的方法与单库相同,但各个要素视不同的组合分析确定。3结果分析通过对26座水库不同条件下溃坝洪水、洪水演进、与区间洪水组合以及洪水到达总干渠洪水位的系统分析,并结合总干渠有关指标进行了对比表2,在表2可以看出下列情况。第一,流域面积大于100km2的河流。1白马河、沁河,流域内发生水库溃坝后产生的洪峰流量均小于交叉河流100年洪峰流量和建筑物设计最大泄量,对总干渠没有影响2七里河、李阳河,流域内发生水库溃坝后产生的洪峰流量大于交叉河流100年洪峰流量和建筑物设计最大泄量,但均小于交叉建筑物的校核

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