王修春

（湖南省水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410005）

引 言

2021年4月2日國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)工作的通知》?！锻ㄖ分赋?，水庫(kù)安全事關(guān)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視水庫(kù)安全工作。近年來(lái)，各地區(qū)各有關(guān)部門按照黨中央、國(guó)務(wù)院決策部署，集中開展了幾輪大規(guī)模的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固，取得明顯成效，但部分水庫(kù)由于運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、管理不到位等原因，安全隱患依然嚴(yán)重。《通知》明確，2022年年底前，有序完成2020年已到安全鑒定期限的水庫(kù)的安全鑒定任務(wù)；對(duì)病險(xiǎn)程度較高的水庫(kù)，抓緊實(shí)施除險(xiǎn)加固；探索實(shí)行小型水庫(kù)專業(yè)化管護(hù)模式。

本文結(jié)合《通知》要求，對(duì)水庫(kù)大壩開展防洪能力復(fù)核，供業(yè)內(nèi)人士參考。防洪能力復(fù)核的目的是根據(jù)水庫(kù)設(shè)計(jì)階段采用的水文資料和運(yùn)行期延長(zhǎng)的水文資料，并考慮建壩后上下游地區(qū)人類活動(dòng)的影響以及水庫(kù)工程現(xiàn)狀，進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水復(fù)核和調(diào)洪計(jì)算，評(píng)價(jià)大壩現(xiàn)狀抗洪能力是否滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 工程概況

某水電站位于貴州省，壩址以上總流域面積3 346 km2，是一座具有改善水環(huán)境、防洪、發(fā)電、旅游、航運(yùn)等多功能的綜合性水利工程，電站為壩后式。水庫(kù)調(diào)節(jié)性為日調(diào)節(jié)，正常蓄水位244.30 m，設(shè)計(jì)洪水位246.83 m（P=2%），校核洪水位250.91 m（P=0.2%），死水位243.50 m?？値?kù)容3 481萬(wàn)m3，電站裝機(jī)3臺(tái)，總裝機(jī)容量21.00 MW（3×7 000 kW），屬中型水庫(kù)，樞紐建筑工程等別為三等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)。

該水電站1973建成，2009年進(jìn)行改擴(kuò)建，2012年首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2014年主體工程全部完工，2015年3臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。水利樞紐工程由閘壩、消力池、發(fā)電廠房、副廠房、安裝場(chǎng)等建筑物組成。大壩為混凝土閘壩，全長(zhǎng)252.00 m，壩頂高程252.50 m，非溢流壩段壩頂寬6.00 m，滾水壩段壩頂寬3.00 m，壩基最低高程為229.00 m，最大壩高23.50 m；溢流壩段布置于河流中間，長(zhǎng)112.9 m，閘墩頂部高程253.00 m，堰頂高程234.30 m，設(shè)有7個(gè)13.50 m×10.50 m（寬×高）的弧形閘門，最大泄洪能力為9 970 m3/s。

2 防洪標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

依據(jù)現(xiàn)行《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017），該水電站防洪安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為：大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇（P=2%），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇（P=0.2%）。原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 設(shè)計(jì)洪水成果

通過(guò)對(duì)歷史洪水調(diào)查（1933年、1935年）、臨近水文站資料（1953—2014年）和運(yùn)行期（2015—2018年）洪水外延分析計(jì)算，組成66年不連續(xù)洪水系列，推求設(shè)計(jì)洪水。

復(fù)核計(jì)算時(shí)，洪峰流量、最大一日洪水總量、最大三日洪水總量相應(yīng)的變差系數(shù)Cv分別為0.60、0.59、0.54，偏態(tài)系數(shù)Cs=3.5Cv。設(shè)計(jì)洪水結(jié)果如表1所示。由表1可知，洪峰流量較可研/初設(shè)階段稍高，最大一日洪水流量和最大三日洪水流量較可研、初設(shè)階段稍低。本次復(fù)核采用較高值進(jìn)行復(fù)核，即洪峰流量采用本次復(fù)核成果，最大一日流量和最大三日流量采用可研/初步設(shè)計(jì)成果。

表1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果表

依據(jù)典型洪水過(guò)程線的選擇原則，選取1964年的實(shí)測(cè)洪水過(guò)程作為典型洪水過(guò)程。該年洪水為雙峰型，具有典型的流域洪水特點(diǎn)，且該次洪水具有峰高量大的特點(diǎn)。對(duì)此次洪水進(jìn)行無(wú)量化處理后得到標(biāo)準(zhǔn)洪水過(guò)程線，并按照洪峰流量和峰現(xiàn)時(shí)間等對(duì)過(guò)程進(jìn)行放大，同時(shí)控制最大一日洪量和最大三日洪量與設(shè)計(jì)值誤差在5%以內(nèi)，最后經(jīng)修勻處理得到設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線

3 調(diào)洪計(jì)算

該水電站主要功能以發(fā)電為主，防洪作用不明顯。洪水調(diào)度原則為：當(dāng)入庫(kù)流量小于起調(diào)水庫(kù)最大下泄流量時(shí)，按“來(lái)多少、泄多少”控制閘門開啟孔數(shù)和開度使水庫(kù)水位維持在起調(diào)水位（正常蓄水位244.30 m），從電站泄流曲線來(lái)看，當(dāng)泄流量小于3 956.00 m3/s時(shí)，電站水庫(kù)水位維持在244.30 m；當(dāng)入庫(kù)流量大于起調(diào)水位最大下泄流量時(shí)，7孔閘門全開，實(shí)行敞泄，直至入庫(kù)流量與下泄流量相等，水庫(kù)出現(xiàn)最高水位；之后水庫(kù)水位下降，按相反程序調(diào)度洪水，直至水位降至正常蓄水位。見表2。

表2 調(diào)洪計(jì)算成果表

本次復(fù)核，校核洪水位251.02 m（P=0.2%），對(duì)應(yīng)總庫(kù)容3 481萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)洪水位247.14 m（P=2%），對(duì)應(yīng)庫(kù)容2 009萬(wàn)m3。原設(shè)計(jì)校核洪水位250.91 m（P=0.2%），對(duì)應(yīng)總庫(kù)容3 433萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)洪水位246.83 m（P=2%），對(duì)應(yīng)庫(kù)容1 917萬(wàn)m3。通過(guò)對(duì)比，校核水位與庫(kù)容較原設(shè)計(jì)均有所變化，但誤差都在5%范圍內(nèi)，為偏安全考慮，最終采用本次復(fù)核的洪峰和調(diào)洪成果。

4 大壩抗洪能力復(fù)核

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）、《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 319-2018），壩頂高程等于水庫(kù)靜水位（正常蓄水位、校核洪水位）加相應(yīng)的超高△h，取其中大值。超高△h按如下公式確定：

△h=hb+hz+hc

式中 △h——壩頂與正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；

hb——波高（m），可采用鶴地水庫(kù)公式計(jì)算；

hc——安全加高（m）；根據(jù)SL 319-2018該水庫(kù)安全加高值在正常蓄水位時(shí)為0.4 m，在校核洪水位為0.3 m。

根據(jù)上述公式計(jì)算大壩壩頂高程，成果見表3。

由表3可知，計(jì)算所需壩頂高程為252.43 m，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查復(fù)核，現(xiàn)狀壩頂高程為252.30～252.50 m，局部低于計(jì)算所需壩頂高程；鑒于該段長(zhǎng)度僅5 m且壩頂最低高程252.30 m高于靜水位251.02 m，且臨水側(cè)設(shè)有高1.2 m鋼筋混凝土防撞墻嵌入山體，可攔擋波浪等，本次評(píng)價(jià)該電站大壩現(xiàn)狀壩頂高程可滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)大壩開展防洪能力復(fù)核，依據(jù)相關(guān)水文資料、設(shè)計(jì)洪水等判斷大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)是否滿足規(guī)范要求，壩體結(jié)構(gòu)是否滿足防洪要求等，為大壩后期開展安全評(píng)價(jià)提供依據(jù)。根據(jù)本次復(fù)核，得出如下結(jié)論：

1）本工程規(guī)模為中型水庫(kù)，工程等別為三等，洪水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)（P=2.0%）、500年一遇洪水校核（P=0.2%），符合《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）的要求。

2）經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀溢流堰泄流能力滿足泄洪要求。

3）現(xiàn)狀壩頂高程或防浪墻高程滿足規(guī)范要求。

4）建議盡快啟用水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，為后期水庫(kù)運(yùn)行提供水文資料。