北井水庫防洪標準復核分析

徐 敏

(普蘭店市河道管理處，遼寧 普蘭店116200)

1 概 況

北井水庫位于長興島臨港工業區交流島大山村，系第IV 水文分區，流域面積F =0.55 km2，河道長L =0.78 km，河道比降J =53.8‰。水庫大壩為黏土心墻壩，現壩頂高程18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，壩長215 m，壩寬5.0 m，最大壩高10.24 m，大壩迎水坡比為1∶4.0，背水坡比為1∶2.5。

2 設計洪水復核

對于無資料地區，根據《水利水電工程設計洪水計算規范》(SL44—93)中規定:可以從經過審批的暴雨統計參數等值線圖上查算工程所需歷時的設計點暴雨量。水庫所在流域內無暴雨及洪水實測資料時，設計采用1998年遼寧省水文資源勘測局編制的《遼寧省中小河流(無資料地區)設計暴雨洪水計算方法》(下簡稱《計算方法》)中集水面積＜300 km2的設計洪水計算方法。依據《計算方法》附圖查得水庫壩址以上流域水文分區，各時段最大暴雨均值及Cv 和Cs 值，并據此查得相應頻率的模比系數Kp。

2)計算10 min、1 h、24 h和三日的設計面雨量及n0p值。

由附圖(1 －3)、(1 －4)、(1 －5)、(1 －6)、(1 －7)、(1 －8)、(1 －9)、(1 －10)、(1 －11)查出。

由附圖(1 －12)，遼寧省東部地區暴雨時—面—深關系曲線(KF—F—t)查得，當F =0.55km2，t =24 h，點面折減系數KF=1.0，由附表(1 －1)查得不同頻率下KP值，根據公式進行各頻率面雨量計算，計算見表1。

3)計算τ 歷時各頻率設計面雨量及面暴雨強度ip。

計算見表2。

4)從附表(3 －2)查出洪峰徑流系數ψP、α三P、α(三－24)P，將ip、ψP、F 代入公式QP= 0.278ψP·ip·F，即可求得設計洪峰流量QP。見表3。

5)計算設計洪量:

表1 各頻率下面雨量計算表

表2 τ 歷時各頻率下設計面雨量及面暴雨強度ip 表

表3 各頻率下設計洪峰流量Qp表

表4 各頻率下設計洪量表

6)計算設計洪水過程線

經計算，rP在各種頻率下均＜0.05，所以采用以設計洪峰Qp為最大流量，按公式W調P= 0.67 ×W24P+0.12QP× τ 計算W調P(見表4)，不繪過程線。

3 洪水調節復核

3.1 泄洪能力計算

根據北井水庫的水位和庫容相關數據繪制庫水位～容曲線圖。同時設計洪水泄流能力依據公式Q計算。計算結果詳見表5。

表5 溢洪道泄流能力計算成果表

3.2 洪水調節

采用簡化調洪計算公式:

根據調洪計算成果，溢洪道寬度為7.5 m，溢洪水深為1.065 m，溢洪道泄量滿足要求。

4 壩頂高程復核

4.1 壩頂高程復核

根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》(SL189—96)中規定復核壩頂高程。

4.1.1 波浪要素計算

采用莆田試驗站公式:

式中:hm為平均波高，m;W 為風速，m/s。正常運用條件下，采用多年平均最大風速的1.5 倍;非常運用條件下，采用多年平均最大風速;本次設計采用瓦房店地區年平均最大風速14.4 m/s;Hm為水域的平均水深，m;D 為風區長度，m;Tm為平均波周期，s;Lm為平均波長，m;H 為壩迎水面前水深，m。

計算詳見表6、表7。

4.1.2 波浪爬高

采用莆田試驗站公式(不規則波動法)，為單一斜坡。

計算見表8。

表6 平均波高計算表

表7 周期、波長計算表

表8 波浪爬高計算表

4.1.3 壩頂高程

壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和，應分別按以下運用情況計算，取其最大值:

1)設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高。

2)校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高。

3)正常蓄水位加正常運用情況的壩頂超高［1］。

4)正常高水位加非常運用情況的壩頂超高，再按《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073—2000)加地震安全加高。

壩頂超高按下式計算:

式中:y 為壩頂超高，m;R 為最大波浪在壩坡上的爬高，m;e 為最大風壅水面高度，m;A 為地震安全加高，m。

壩頂高程按下式計算:

式中:Z 為壩頂高程，m;Z1為計算水位，m;y 為壩頂超高，m;A1為地震涌浪高度，m，根據《水工建筑物抗震設計規范》(DL5073—2000)中相關規定選取。計算見表9。

表9 壩頂高程計算表

經計算，取4 種工況下的壩頂高程計算最大值，為18.625 m，現壩頂高程為18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，滿足洪水復核要求。

4.2 溢洪道控制段頂高程復核

根據《溢洪道設計規范》中的有關規定，控制段邊墻高程，在宣泄校核洪水時不應低于校核洪水位加安全超高值。滿足規范要求。

5 結 論

5.1 設計洪水復核

本次北井水庫安全復核設計按10 a一遇洪水標準，設計水位為17.663 m，庫容為11.21 萬m3，最大泄量為5.99 m3/s。

5.2 現有防洪能力復核

本次洪水復核50 a 一遇洪水標準壩頂高程為18.625 m，現在北井水庫壩頂高程為18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，故北井水庫達到50 a一遇洪水標準，滿足規范要求。

5.3 溢洪道安全泄量

本次北井水庫安全復核校核標準按50 a一遇洪水標準校核，校核水位為18.065 m，庫容為12.60 萬m3，最大泄量為12.20 m3/s，溢洪道無消能設施，溢洪道泄量滿足要求，

5.4 綜合結論

依據相關規范的規定，通過對北井水庫進行防洪標準復核，最終復核防洪標準為B 級。

［1］張云，侯鍇. 鬧德海水庫防洪標準復核評價分析［J］. 黑龍江水利科技，2009，37(03):134 －136.