福建省小型水庫大壩安全鑒定防洪標準復核探討

陳瑩美

（福建省水利管理中心，350001，福州）

目前福建省小型水庫已建成2426 座，其中小（1）型水庫 465 座，總庫容 11.53 億 m3，?。?）型水庫 1961座，總庫容1.67億m3。小型水庫量多面廣，其安全問題不容忽視。

根據 《水庫大壩安全評價導則》（SL 258—2000）（以下簡稱 《導則》）的要求，防洪標準復核有三大內容：設計洪水計算、調洪計算、水庫抗洪能力復核，包括確定建筑物的等級及防洪標準，通過水文氣象觀測資料推求設計洪水，并經過調洪演算確定各種特征水位；校核壩頂高程及溢洪道控制段頂部高程是否滿足規范要求；最后作出安全評價，為除險加固提供依據。與大中型水庫相比，小型水庫數量眾多，具有工程規模小、防洪設施簡單、工程資料少等特點，決定了小型水庫大壩安全鑒定防洪標準復核有其不同之處。

一、防洪標準復核的必要性

防洪標準復核是根據大壩設計階段洪水計算的水文資料和運行期延長的水文資料，考慮建壩后上游地區人類活動的影響和大壩工程現狀，進行設計洪水的復核和調洪計算，評價大壩工程現狀的抗洪能力是否滿足現行有關規范的要求。已建水庫的抗洪能力不僅關系到工程安全，也涉及政治、經濟和社會影響等綜合性問題。水庫建成投入運行后，隨著運行期的延長，水文系列也不斷增加，規劃設計階段的洪水頻率計算結果將發生變化，有的變化甚至很大。由于多數小型水庫建設屬“三邊”工程，設計粗淺，水文資料系列延長為更準確地進行洪水計算提供了條件，加上水庫工程的性能與規?？赡馨l生變化，因此為了更準確地掌握水庫大壩的防洪能力，合理調度運行，需對防洪能力進行復核，必要時采取除險加固措施，使水庫工程具有規范規定的抗洪能力，保證水庫安全運行。

二、防洪標準選取

大壩的防洪標準要依據《防洪標準》（GB 50201—94）， 根據水庫規模及所處的地形特征（山區、丘陵區或平原、濱海區）選取，如果大壩經過改擴建，工程規模改變或因下游環境變化而重要程度有改變時，應對大壩級別進行調整，并報上級主管部門批準，要按新的規模級別來選取標準。對于一般小型水庫，防洪復核標準可以取下限，對于重要小型水庫，防洪復核標準要取上限。

三、設計洪水計算

設計洪水計算包括設計洪峰流量、設計洪水總量和設計洪水過程線。洪峰流量的確定是設計洪水計算的關鍵，通常由流量資料和雨量資料推求，根據《導則》要求，盡可能采用流量資料推求入庫洪水進行復核計算，但福建省大多數小型水庫沒有流量資料，不得不采用暴雨資料推求。

1.暴雨資料推求

采用暴雨資料推求設計洪水常見的幾種情況：

①流域內有多個雨量站，并具有長期比較可靠的資料時，可直接選取各種時段的年最大面暴雨量，通過加權法進行頻率計算。

②流域內僅有壩頭雨量站，并具有長期比較可靠的各歷時降雨資料時，可直接用壩頭雨量站的資料推求設計點暴雨，再通過點面換算推求設計面暴雨。

③流域內僅有壩頭雨量站，且只有最大日雨量資料時，應先將最大日雨量換算為最大24 h雨量，再通過參證站的短歷時暴雨衰減指數推求1 h、6 h雨量。參證站要選擇鄰近流域的、降雨特性與流域特征相似的、實測雨量資料齊全的雨量站。

④流域內沒有雨量資料時，采用福建省水文局2000年編制的 《福建省水文圖集》查算暴雨參數來推求設計暴雨。福建省多數的小型水庫都屬于這種情況，有的地區編制了當地的暴雨等值線圖（如寧德市水文水資源勘測分局編制的2004年版 《寧德暴雨等值線圖集》），編制依據的實測資料年限更長，更能反映本地區的降雨特征，成果可以比較取用。

⑤流域內沒有雨量資料，而鄰近流域有資料完整的雨量站，且該雨量站的降雨特性與本流域特征相似，這種情況下可以引用該雨量站的暴雨成果，結合暴雨圖集修正后采用。

2.產流和匯流計算

產匯流計算依據《福建省產匯流計算方法》，以24 h設計暴雨不扣損失計算洪水總量，匯流計算可采用推理公式法、瞬時單位線法、華東特小流域法與地區綜合法計算。當水庫的流域面積小于10 km2時，采用華東特小流域法計算；當流域面積介于10 km2和20 km2之間時,采用推理公式法或華東特小流域法；當流域面積大于20 km2時,采用推理公式法、瞬時單位線法或地區綜合法。洪水過程線采用福建省中小流域概化過程線推算，地下洪水過程線將地下洪量按三角形分配后直線內插，然后把同時段流量疊加即得設計洪水過程線。

3.合理性分析

設計洪水的合理性分析可以通過洪峰模數來校驗，根據其地貌特征，判斷其是否滿足該地區的洪峰模數規律；設計洪水還可以通過不同的計算方法來分析其合理性。

四、調洪計算

調洪計算包括起調水位的確定、水位庫容關系的復核、泄洪能力的復核和調洪演算，從而計算出設計水位和校核水位。

起調水位一般取水庫的原汛期限制水位或正常高水位，即溢洪道無閘控制的取堰頂高程作為起調水位，閘門控制的取正常高水位作為起調水位；若水庫運行過程中調整了汛限水位，且經過上級主管部門審批，調洪起調水位就要用新的汛限水位。庫區泥沙淤積嚴重的，經過多年運行后其水位庫容關系會發生較大變化，必須重新測量復核現有的庫容。福建省多數水庫不位于多泥沙河流上，因此淤積量很少，庫容變化不大，可以采用原設計的水位庫容關系來進行調洪計算。泄流能力復核要根據現有泄洪建筑物實測的尺寸、高程、形式，計算其水位泄量關系。有的水庫運行多年，經過多次加固改造，改變了泄洪建筑物的形式或尺寸等，過流的邊界條件也發生了變化，泄流能力跟原設計不一樣，必須根據現狀復核現有的泄流能力，才能作為調洪演算的依據。

調洪原則按兩種情況擬定，即掛閘與不掛閘。掛閘情況下的調洪原則是，當來水量小于起調水位時的最大過閘流量，來多少泄多少，直至閘門全開；不掛閘情況下的調洪原則是，當水位超過堰頂高程 （或正常高水位）時，自由溢流。

五、水庫防洪能力的復核

水庫防洪能力復核包括大壩壩頂高程的復核、泄洪建筑物的安全復核和消能防沖復核。要從水庫大壩的現狀出發，復核現有的壩頂高程能否滿足防洪要求，溢洪道的側墻、底板、消能是否滿足安全泄洪的需要，為大壩的安全評價提供依據。

1.壩頂高程復核

在進行壩頂高程復核時，首先要復核防滲體高程，防滲體頂部不應低于校核的靜水位；壩頂上游側設有防浪墻，且當防浪墻穩定、堅固、不透水且與壩體防滲體緊密接合時，防浪墻可以用來抵擋風浪，壩頂超高可以算至防浪墻頂，但此時在正常運用條件下壩頂應高出設計靜水位 0.5 m，在非常運用條件下壩頂應不低于校核靜水位。有些小型水庫擅自在壩頂加了防浪墻，沒有考慮與防滲體的接合，這種情況要以鉆探來確認防浪墻能否作為抵擋風浪之用。當現有的壩頂高程不滿足規范要求時，要復核現有壩頂高程的抗洪標準，以便汛期進行合理調度，使之安全度汛。當水庫有副壩時，要單獨復核副壩的壩頂高程。

2.溢洪道防洪能力復核

溢洪道要復核其控制段、泄槽段的側墻高程及消能防沖設施。根據《溢洪道設計規范》（SL 253—2000）對溢洪道控制段頂高程的規定，控制段頂高程應滿足：在宣泄校核洪水時不應低于校核洪水位加安全超高值；擋水時應不低于設計洪水位或正常蓄水位加波浪的計算高度和安全超高值，波浪的計算高度取平均波高。泄槽段水面線計算采用 “分段求和法”計算校核水位時各泄槽控制段水面曲線，復核現有泄槽段側墻高是否滿足泄流要求，泄槽底板能否滿足不沖要求。對下游的消能防沖設施進行復核，有消能設施的復核其標準，看是否滿足消能要求；沒有設置消能設施的，也要判斷泄洪對大壩、下游河道及兩岸的安全影響，給大壩的安全評價提供充分的依據。

3.洪水標準復核結論

根據《水庫大壩安全鑒定辦法》，對山區、丘陵區水工建筑物防洪安全性進行分級：抗御洪水能力大于《防洪標準》（GB50201—94）校核洪水標準的低限，則為A級；小于校核洪水標準的低限且大于近期非常運用洪水標準，則為B級；小于近期非常運用洪水標準，則為C級。

對平原、濱海區水工建筑物防洪安全性進行分級：抗御洪水能力大于 《防洪標準》（GB50201—94）校核洪水標準的上限，則為A級；小于校核洪水標準的上限且大于校核洪水標準的下限，則為B級；小于校核洪水標準的下限，則為C級。

[1]中華人民共和國水利部.水庫大壩安全評價導則（SL 258—2000）[S].2008.

[2]中華人民共和國水利部.水庫大壩安全鑒定辦法[S].2003.

[3]中華人民共和國水利部.碾壓式土石壩設計規范（SL 274—2001）[S].2001.

[4]中華人民共和國水利部.溢洪道設計規范（SL 253—2000）[S].2000.