克孜爾水庫除險加固前后調蓄能力對比分析

吳建明

（克孜爾水庫管理局，新疆 拜城 842313）

克孜爾水庫除險加固前后調蓄能力對比分析

吳建明

（克孜爾水庫管理局，新疆 拜城 842313）

通過對克孜爾水庫除險加固工程前后的防洪能力、泄流能力、蓄水能力三方面的對比分析，便于準確把握水庫加固后承擔的調蓄能力，對水庫除險加固工程后的運行提供了可參考依據。

克孜爾水庫；防洪；蓄水；分析

1 概述

克孜爾水庫地處渭干河流域，是該流域唯一一座大（Ⅰ）型Ⅰ等控制性水利樞紐工程。工程任務以灌溉、防洪為主，兼顧發電。流域處于中緯度大陸深處，屬于大陸性溫帶干燥氣候，多年平均降水量104mm，多年平均蒸發量2353.6mm，多年平均入庫流量83.1m3/s，年徑流量為26.2×108m3。水庫控制下游庫車、沙雅、新和三縣灌區，目前灌溉面積為25.5×104hm2。

由于水庫運行以來遭遇多次大洪水和地震，造成水庫現有防洪能力嚴重不足，壩頂、防浪墻與心墻頂高度均不滿足要求，溢洪道泄槽邊墻高度不足，副壩右壩肩 F2斷層帶防滲處理效果下降等情況。2009年克孜爾水庫除險加固工程進行開工建設，至 2011年完工。經過3年的實踐運行，水庫各項指標均能實現除險加固工程的設計目標。鑒于此，本文將通過除險加固工程前后水庫的調蓄能力變化情況進行對比分析，充分了解加固后水庫所能承擔的調蓄能力，確保水庫對下游灌區農業生產和重要防護設施提供有力的保障。

2 調蓄能力對比分析

克孜爾水庫除險加固工程完工以后，主壩、副壩、溢洪道、泄洪排沙涵洞及發電引水洞加固工程、F2斷層防滲墻工程、右壩肩加固工程、水庫安全監測系統等都已經全部達到除險加固工程設計要求。在各項指標發生改變的情況下，水庫的調蓄能力相對除險加固之前也有了相應的變化。下面通過防洪能力、泄流能力、蓄水能力三個方面在除險加固前后進行對比分析。

2.1 防洪能力對比分析

2.1.1 洪水標準設防對比

除險加固工程前，水庫所采用的洪水標準為水庫建成初期根據克孜爾站洪水分析作為水庫防洪依據，按1000年一遇洪水設計，10000年一遇洪水校核進行洪水設防。而除險加固工程后，一方面由于水文系列的延長，另一方面由于進入 90年代后期以來，渭干 河進 入大 洪水 多 發年 群，在 1999、2002、2007、2010年先后發生多場大洪水，洪水頻次發生改變。在除險加固工程設計中對原設防標準進行調整，變為按500年一遇設計、5000年一遇校核進行洪水設防。

表1 克孜爾水庫除險加固工程前后洪水標準對比統計表

從表 1可以看出水庫在除險加固前后洪水標準在設防頻率方面有所改變，所對應的洪峰流量也相應有所變化。百年一遇洪水在水庫加固后洪峰流量相比增加了 1247m3/s，而千年一遇和萬年一遇洪水在加固后調整為五百年一遇和五千年一遇，洪峰流量相比之前分別增加了 1494m3/s和 4216m3/s。防洪標準在前后發生變化主要是由于水文系列和大洪水頻次增加而進行的調整。

2.1.2 防洪高水位對比

克孜爾水庫除險加固采取增高壩高方案，主壩加高3.6m，副壩加高4.2m，設 5m高防浪墻。由于水庫需要承擔下游防洪任務，在下游防洪標準未發生改變的情況下，此次加固后防洪高水位采用1151.89m，而加固前的防洪高水位為1146.4m，防洪高水位相應提高了 5.49m。當水庫庫水位超過防洪高水位時，根據上游來水情況，依據調度原則進行洪水調度。除險加固后在運行初期主汛期仍采用加固前的 1142m作為防洪限制水位，防洪高水位的提高，相應的防洪庫容則由之前的 1.42億 m3提高為 3.81億 m3，防洪庫容增加了 2.39億 m3。

2.2 泄流能力對比分析

克孜爾水庫的泄水建筑物包括泄洪排沙涵洞、溢洪道和發電引水洞。泄洪排沙涵洞為雙孔無壓低拱涵鋼筋混凝土結構，由于主壩和副壩加高至1158.2m高程，相應的泄洪排沙涵洞閘井平臺加高至與壩頂同高。加固前的進口孔口和涵洞尺寸滿足現有的泄量要求，未進行改建。因此根據閘門的壓力流態公式可知，隨著壩體加高，只有孔頂以上水深發生改變，其它均未發生改變，泄洪排沙涵洞泄流能力未發生太大的變化。

溢洪道為5孔實用型溢流堰，由于壩體加高，對應的閘頂高程加高 4.2m至 1158.2m。由于溢洪道泄量增加較多，泄槽段在保持現有的底寬不變的情況下泄槽邊墻需要加高。根據溢洪道的開敞式型式，根據泄流公式可知，泄流能力相比除險加固之前增加一倍。

發電引水涵洞為壩下壓力涵洞，除險加固時由于閘井平臺低于校核洪水位，只是將對應的閘頂高程加高與壩頂同高。發電引水與加固前一致，未發生改變。3大泄水建筑物泄流能力除險加固工程前后對比情況詳見表 2。

表2 克孜爾水庫除險加固工程前后泄流能力對比統計表

2.3 蓄水能力對比分析

克孜爾水庫地處干旱內陸地區，水庫的灌溉調節作用顯得尤為突出。除險加固工程不僅要提升水庫的防洪能力，更重要的是要提高水庫的蓄水能力，才能滿足灌區日益擴大的灌溉需水要求，發揮水庫在渭干河流域的調節作用。

2.3.1 正常蓄水位對比

水庫至建成起到除險加固工程前，水庫經歷建成初期的試運行期，同時又面臨洪水和地震對水庫造成的右壩肩防滲體系的破壞，副壩右壩肩 F2斷層帶防滲處理效果的下降等原因，水庫在多年的蓄水過程中，控制蓄水位從未超過正常蓄水位1149.6m，根據水庫除險加固前多年非汛期蓄水情況看，最高蓄水位為1148.8m。除險加固工程后，正常蓄水位1149.6m特征水位與之前保持一致，未作提高設置。水庫在各種工況條件達到設計要求情況下，從 2011年逐步提高蓄水位至 1149.51m，至2014年蓄水位緩步提升至 1149.56m，逐步過渡至正常蓄水位。除險加固前后水庫在春秋兩季的蓄水能力得到有效提升。

2.3.2 汛期增加可蓄水量對比

克孜爾水庫未進行除險加固前，由于防洪能力嚴重不足，汛期采用靜態的限制水位控制。以致出現汛前不敢攔蓄，汛后放棄尾洪，平均每年因此而產生的棄水量在 0.69億 m3。

除險加固工程后，克孜爾水庫根據水庫的防洪能力，實行動態限制水位分期控制，前、后汛期適時抬高汛限水位，增蓄部分前汛洪水資源，攔蓄后汛尾洪水量，實行分期蓄水，提高了水庫的蓄水能力，減少汛期棄水量。詳見表 3。

表3 克孜爾水庫除險加固工程前后蓄棄水對比統計表

3 結語

通過克孜爾水庫水庫除險加固工程前后調蓄能力對比分析可知，在除險加固工程完工后，相比加固前水庫抗洪能力達標，且有一定裕度，而且水庫泄水建筑物泄流安全性得到進一步改善，保證設計及校核洪水安全泄放，同時水庫的蓄水能力也得到了很大的改觀。

［1］蔡躍波.新疆維吾爾自治區克孜爾水庫除險加固工程蓄水安全鑒定報告［R］.南京：南京水利科學研究院，2010.

［2］余才渭.新疆渭干河克孜爾水庫設計報告［R］.烏魯木齊：新疆水利水電勘測設計研究院，1995.

［3］鄭忠.新疆克孜爾水庫除險加固工程初步設計報告［R］.烏魯木齊：新疆水利水電勘測設計研究院，2008.

TV698.2

B

1672-2469（2015）08-0066-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.021

吳建明（1957年—），男，工程師。