水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中防洪復(fù)核工作探討

水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中防洪復(fù)核工作探討隨著水庫(kù)運(yùn)行時(shí)間的增加，水庫(kù)安全隱患也逐漸暴露出來(lái)，因此，為消除水庫(kù)安全隱患，必須進(jìn)行除險(xiǎn)加固，而防洪復(fù)核則是除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文就水庫(kù)除險(xiǎn)加固中防洪復(fù)核工作的開(kāi)展進(jìn)行論述，并指出了防洪復(fù)核中的注意事項(xiàng)，以期指導(dǎo)實(shí)踐。標(biāo)簽：水庫(kù)；防洪標(biāo)準(zhǔn)；復(fù)核；注意事項(xiàng)廣東省是我國(guó)受洪水災(zāi)害威脅嚴(yán)重的省份之一，防洪能力的高低直接關(guān)系到地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生產(chǎn)財(cái)產(chǎn)安全。但我省多數(shù)水庫(kù)大多建于上個(gè)世紀(jì)，受當(dāng)時(shí)科技和施工條件的限制，存在著設(shè)計(jì)不夠完善、工程質(zhì)量偏差等方面的問(wèn)題，再加之多年的疲勞運(yùn)用，諸多水庫(kù)程度不同地出現(xiàn)了險(xiǎn)情，對(duì)防洪安全造成威脅。因此，必須對(duì)存在隱患的水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。而除險(xiǎn)工作之前要對(duì)水庫(kù)進(jìn)行防洪復(fù)核，防洪復(fù)核結(jié)果是水庫(kù)除險(xiǎn)加固的基本依據(jù)，因此，加固防洪復(fù)核工作意義重大。1水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水與防洪復(fù)核的特點(diǎn)及基本方法水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算與防洪復(fù)核的主要特點(diǎn)：①絕大多數(shù)水庫(kù)位于小流域，缺乏實(shí)測(cè)徑流資料，甚至降雨資料也沒(méi)有，一般為無(wú)資料情況下的計(jì)算；②小流域面積小，自然條件趨于單一，計(jì)算時(shí)可作適當(dāng)概化的假定，如假定設(shè)計(jì)暴雨時(shí)空分布均勻；③小型水庫(kù)分布廣、數(shù)量多，在保證一定精度的前提下，應(yīng)力求計(jì)算方法簡(jiǎn)便；④小型水庫(kù)一般對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力較小，工程受洪峰流量影響明顯，設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算比洪水過(guò)程線推求更為重要；⑤計(jì)算的目的主要是為水庫(kù)安全鑒定、除險(xiǎn)加固與設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2小型水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水與防洪復(fù)核的主要內(nèi)容2.1水庫(kù)基本資料復(fù)核水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水和防洪復(fù)核的可靠性，首先取決于水文水利計(jì)算中所依據(jù)的基本資料是否準(zhǔn)確、齊全、可靠。因此，首先應(yīng)對(duì)水庫(kù)基本資料進(jìn)行復(fù)核，其主要內(nèi)容包括以下幾方面。（1）水庫(kù)工程技術(shù)指標(biāo)。主要包括：①水庫(kù)各種特征水位；②壩頂高程、心墻頂高程、最大壩高、防浪墻高、防浪墻高程；③溢洪道類型、堰頂高程、堰頂凈寬、閘門類型、閘門高、閘頂高程、閘孔凈寬、泄洪洞（渠）斷面尺寸；④風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度、邊坡系數(shù)等其他指標(biāo)。（2）流域及水庫(kù)特征參數(shù)。利用1∶10000或1：1000的地形圖進(jìn)行復(fù)核，主要包括：①壩址以上集水面積F、主河道長(zhǎng)L、主河道比降J；②水庫(kù)水位Z～面積F關(guān)系曲線、水位Z～庫(kù)容V關(guān)系曲線、水位Z～下泄流量q關(guān)系曲線。在水庫(kù)基本資料復(fù)核過(guò)程中，基礎(chǔ)資料應(yīng)到工程現(xiàn)場(chǎng)查核，誤差較大的，要認(rèn)真查閱原設(shè)計(jì)中的有關(guān)資料進(jìn)行核實(shí)，并說(shuō)明原因，以保證基本資料的準(zhǔn)確可靠。2.2水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)確定防洪標(biāo)準(zhǔn)是水文水利計(jì)算的基本依據(jù)，它反映了水工建筑物防洪的安全程度。水庫(kù)的等級(jí)不同，其水工建筑物的級(jí)別不同，防洪標(biāo)準(zhǔn)也不相同。防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定，一般要根據(jù)防洪保護(hù)對(duì)象在遭受洪災(zāi)時(shí)造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響劃分若干等級(jí)，然后依據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252－2000）、《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94）中的規(guī)定確定，其相應(yīng)的洪水設(shè)計(jì)規(guī)范為《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44－2000）。2.3水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水推求設(shè)計(jì)洪水是指符合一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水，包括設(shè)計(jì)洪峰流量、一定時(shí)段的設(shè)計(jì)洪水總量和設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線等3個(gè)要素。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL258－2000）（以下簡(jiǎn)稱《導(dǎo)則》）的規(guī)定，盡可能采用流量資料推求入庫(kù)洪水進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，而小型水庫(kù)大都屬于小流域或特小流域，大多缺乏實(shí)測(cè)洪水資料，所以該方法在使用上受到限制。因此，設(shè)計(jì)洪水只能由暴雨途徑進(jìn)行推求。設(shè)計(jì)暴雨資料一般情況下可采用查《廣東省暴雨參數(shù)等值線圖》（2003年）的成果或采用實(shí)測(cè)資料與查《圖集》成果進(jìn)行對(duì)比分析，然后合理選用。洪水計(jì)算有關(guān)參數(shù)通過(guò)查《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊(cè)》（1991）確定。2.4水庫(kù)防洪能力復(fù)核2.4.1調(diào)洪計(jì)算調(diào)洪計(jì)算主要包括起調(diào)水位的確定、水位庫(kù)容關(guān)系的復(fù)核、泄洪能力的復(fù)核和調(diào)洪演算，其目的是推求防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。對(duì)于起調(diào)水位，一般取水庫(kù)的原汛限水位或正常高水位，即溢洪道無(wú)閘控制的取堰頂高程，有閘門控制的取正常高水位。若水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)整了汛限水位，且經(jīng)過(guò)上級(jí)主管部門審批，則取新的汛限水位。對(duì)于水位庫(kù)容關(guān)系復(fù)核，若庫(kù)區(qū)泥沙淤積較嚴(yán)重，水位庫(kù)容關(guān)系發(fā)生較大變化，必須重新復(fù)核水庫(kù)特性曲線；若淤積量很少，庫(kù)容變化不大，則不需要重新復(fù)核。對(duì)泄洪能力的復(fù)核，若水庫(kù)經(jīng)過(guò)加固改造，泄洪建筑物的形式或尺寸發(fā)生了改變，或過(guò)流邊界條件發(fā)生了變化，必須根據(jù)現(xiàn)狀重新復(fù)核泄洪能力。對(duì)于調(diào)洪演算，分有閘門和無(wú)閘門2種情況。有閘門情況，根據(jù)入庫(kù)流量調(diào)整閘門開(kāi)度，來(lái)多少泄多少，直至閘門全開(kāi)；無(wú)閘門情況，屬于自由溢流。根據(jù)水庫(kù)水量平衡方程和蓄泄方程，一般利用軟件進(jìn)行調(diào)洪演算，推求防洪高水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位。2.4.2水庫(kù)防洪能力復(fù)核水庫(kù)防洪能力復(fù)核包括大壩壩頂高程的復(fù)核、泄洪建筑物的安全復(fù)核和消能防沖復(fù)核。（1）大壩壩頂高程復(fù)核。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274－2001）等規(guī)范的規(guī)定與要求，分別計(jì)算設(shè)計(jì)工況和校核工況下的大壩安全超高、風(fēng)浪爬高、風(fēng)壅水面高度及要求的壩頂高程。當(dāng)水庫(kù)有副壩時(shí)，要單獨(dú)計(jì)算設(shè)計(jì)工況和校核工況下副壩要求的壩頂高程。當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)置了防浪墻時(shí)，則要確認(rèn)其是否穩(wěn)定、堅(jiān)固、不透水且與壩體防滲體緊密接合。（2）泄洪建筑物的安全復(fù)核和消能防沖復(fù)核。根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253－2000）的規(guī)定與要求，對(duì)溢洪道控制段、泄槽段側(cè)墻高程及消能防沖設(shè)施進(jìn)行復(fù)核。在宣泄校核洪水時(shí)溢洪道控制段頂高程應(yīng)不低于校核洪水位加安全超高值；擋水時(shí)應(yīng)不低于設(shè)計(jì)洪水位或正常蓄水位加波浪高與安全超高值。（3）防洪能力復(fù)核結(jié)論。防洪能力復(fù)核計(jì)算的結(jié)果，根據(jù)水庫(kù)規(guī)模及所處地形特征（山區(qū)、丘陵區(qū)或平原、濱海區(qū)），應(yīng)滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94），水庫(kù)大壩現(xiàn)狀的抗洪能力應(yīng)滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94）及《水利樞紐工程除險(xiǎn)加固近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)的意見(jiàn)》（水規(guī)［1989］21號(hào)）的要求。當(dāng)復(fù)核計(jì)算結(jié)果不滿足要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步復(fù)核計(jì)算大壩可安全運(yùn)行的洪水頻率。防洪能力復(fù)核要對(duì)以下幾方面做出明確結(jié)論：①原設(shè)計(jì)的大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)洪水是否需要修改；②水庫(kù)大壩的實(shí)際抗洪能力是否滿足國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范要求；③要求的最大泄洪流量能否安全下泄。最后，要根據(jù)《導(dǎo)則》的規(guī)定，確定水庫(kù)大壩防洪安全級(jí)別，并對(duì)防洪安全作出合理評(píng)價(jià)。3小型水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水與防洪復(fù)核中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題3.1雨量參數(shù)的取值水文資料及參數(shù)是水文分析計(jì)算的依據(jù)，尤其是雨量參數(shù)，其引用與審查直接關(guān)系著設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的合理性。小型水庫(kù)所在流域一般缺乏水文資料，雨量統(tǒng)計(jì)參數(shù)大多采用地區(qū)綜合法根據(jù)最新《圖集》查算。對(duì)于雨量參數(shù)的取值，應(yīng)考慮將歷史暴雨資料，特別是近期出現(xiàn)的特大暴雨加入進(jìn)行頻率計(jì)算，并與原設(shè)計(jì)雨量、老《圖集》中參數(shù)取值、附近站實(shí)測(cè)雨量值進(jìn)行對(duì)比分析，確保設(shè)計(jì)暴雨的可靠性、代表性和一致性。3.2防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定水庫(kù)的等級(jí)不同，其水工建筑物的級(jí)別不同，防洪標(biāo)準(zhǔn)也不相同?！端姽こ痰燃?jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252－2000）對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，規(guī)定中對(duì)下游有無(wú)影響是指壩下5.0Km范圍內(nèi)有無(wú)人口集中的居民點(diǎn)、重要交通設(shè)施等，這為選取防洪標(biāo)準(zhǔn)上、下限提供了有力參考依據(jù)。當(dāng)上下游水頭差低于10m，最大壩高也低于15m時(shí)，則應(yīng)降低水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)情況確定。另外，在防洪標(biāo)準(zhǔn)選擇時(shí)需充分考慮水庫(kù)下游保護(hù)的人口、耕地、交通和串聯(lián)水庫(kù)的影響。3.3雨型和計(jì)算時(shí)段的選取小型水庫(kù)一般對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力較小，工程受洪峰流量影響明顯，設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算比洪水過(guò)程線推求更為重要。洪峰流量主要由造峰歷時(shí)內(nèi)的暴雨所形成，計(jì)算中應(yīng)選取對(duì)水庫(kù)最不利的暴雨雨型分布。Δt應(yīng)與單位線時(shí)段一致，選得太大往往雨量均化有漏峰現(xiàn)象，不能保證洪水的計(jì)算精度，選得太小會(huì)增加計(jì)算工作量，雨型選配也困難。通常集水面積在20Km2以下的按6h雨型，計(jì)算時(shí)段Δt＝0.5h；在5Km2以下的按3h雨型，計(jì)算時(shí)段Δt＝0.5h，這樣更符合實(shí)際洪水匯流快、峰值大的特點(diǎn)。3.4設(shè)計(jì)洪水成果的合理性為保證計(jì)算的設(shè)計(jì)洪水的精度，對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算所依據(jù)的暴雨洪水資料和流域特征資料應(yīng)予以詳細(xì)檢查和分析，并對(duì)計(jì)算成果影響較大的或系統(tǒng)性問(wèn)題應(yīng)予分析改正。一般情況下，廣東省綜合單位線法與推理公式法的計(jì)算成果相差在20％以內(nèi)的，采用廣東省綜合單位線法的計(jì)算成果。主要原因是推理公式法對(duì)降雨過(guò)程的變化沒(méi)有充分考慮，導(dǎo)致洪量過(guò)于集中，但廣東省綜合單位線法能較好地反映降雨過(guò)程的變化和流域匯流特性，經(jīng)實(shí)測(cè)洪峰驗(yàn)證，精度要比推理公式法高。當(dāng)復(fù)核的設(shè)計(jì)洪水成果與原設(shè)計(jì)成果相比，偏小在10％以內(nèi)或偏大在5％以內(nèi)時(shí)，仍可認(rèn)定原設(shè)計(jì)成果繼續(xù)作為工程設(shè)計(jì)依據(jù)，否則應(yīng)修改原設(shè)計(jì)洪水成果。另外，要查找并分析不同階段設(shè)計(jì)洪水差異的原因，并對(duì)不同階段設(shè)計(jì)洪水成果作出評(píng)價(jià)。3.5關(guān)于計(jì)算的方法在設(shè)計(jì)洪水推求的過(guò)程中，計(jì)算公式較多，數(shù)據(jù)之間關(guān)系密切，如果采用人工手算和查表計(jì)算，不僅繁瑣，而且會(huì)產(chǎn)生舍入誤差，影響計(jì)算結(jié)果?；谶@種情況，可采用《水利水電工程設(shè)計(jì)計(jì)算程序集》進(jìn)行計(jì)算。4結(jié)語(yǔ)總而言之，防