水库除险加固设计中防洪复核工作探析

1、水库除险加固设计中防洪复核工作探析【摘 要】随着水库运行时间的增加，水库安全隐患也逐 渐暴露出来，因此，为消除水库安全隐患，必须进行除险加 固，而防洪复核则是除险加固设计中关键环节。本文就水库 除险加固中防洪复核工作的开展进行论述，并指出了防洪复 核中的注意事项，以期指导实践。【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。

2、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：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；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；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；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；计算的目的主要

3、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：水库各种特征 水位；坝顶高程、心墙顶高程、最大坝高、防浪墙高、防 浪墙高程；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； 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

4、：坝址以上集水面积f、主 河道长l、主河道比降j；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(gb502

5、01-94)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，

6、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

7、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

8、全超高、风浪爬髙、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)，

9、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：原设计 的大坝防洪标准和设计洪水是否需要修改；水库大坝的实 际抗洪能力是否满足国家现行规范要求；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

10、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

11、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,最大坝髙也低于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。a t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=

12、 0. 5h；在 5kni2以下的按3h雨型，计算时段= 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 法髙。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