希尼爾水庫防洪安全復核分析

吳新新

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫管理局，新疆庫爾勒841000）

希尼爾水庫防洪安全復核分析

吳新新

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫管理局，新疆庫爾勒841000）

本文以希尼爾水庫為例，圍繞水庫設計洪水復核、壩頂超高復核與水庫潰壩影響3方面展開了論述，結果表明：水庫在主汛期有839萬m3庫容富余，具備調蓄區間入庫洪水能力，水庫防洪安全性有保障；壩頂超高復核表明，防滲體頂高程（916.50m）滿足規范要求；水庫潰壩對大壩下游威脅極大，應加強水庫安全管理，提高水庫應急管理水平。

水利水電工程；大壩；防洪安全；希尼爾水庫

1工程概況

希尼爾水庫位于新疆庫爾勒市西尼爾鎮境內，是利用世界銀行貸款與塔里木河流域近期綜合治理資金建設的一座中型平原水庫［1］，為塔里木河流域近期綜合治理工程之一，同時也是開都-孔雀河流域骨干水利工程。水庫從孔雀河第一分水樞紐引水，經庫塔干渠總干渠輸水注入。水庫以農業灌溉為主，兼顧下游生態輸水、水產養殖與旅游等功能。

水庫工程包括主壩、副壩、引水閘、放水閘、分水閘及附屬設施等。壩頂寬6m，壩長7650m，上游壩坡1∶2.5，下游壩坡1∶2；壩體防滲采取斜鋪復合膜，壩基防滲，根據地質情況的不同，分別采取PE塑膜、塑性混凝土防滲墻與水泥土攪拌樁防滲墻3種不同形式。

2設計洪水復核

2.1地表徑流

希尼爾水庫位于孔雀河流域中部的一個洼地中，是一座以灌溉為主并向塔里木河下游供給生態水的注入式反調節平原水庫，從孔雀河第一分水樞紐引水并經庫塔干渠總干渠輸水。利用博斯騰湖作為多年調節水庫，孔雀河水源基本在人工控制下，水量穩定。希尼爾水庫蓄水期基本為冬季孔雀河流域上的鐵門關、石灰窯2級電站“棄水”；孔雀河水質清澈，水庫泥沙淤積小。水庫處于山前削蝕平原區，因暴雨而形成的徑流短暫，且大部分流失于山前第四系戈壁砂礫石層中，徑流形成的搬運能力弱，不會對庫盤造成淤積危害。因此，希尼爾水庫無承擔攔蓄孔雀河天然徑流及洪水任務，僅受周邊低山區的暴雨及春季融雪洪水影響。

2.2設計洪水分析

2.2.1初設階段設計洪水計算

根據《希尼爾水庫初步設計報告》，對水庫東北部的魯格塔格山區及沖洪積平原所產生的暴雨洪水進行計算，采用的參數為集水面積105km2、暴雨強度24mm，洪量計算值為252萬m3。但暴雨產生季節為灌溉用水高峰期，水庫處于低水位運行期，因此這對水庫安全運行不會造成影響。

2.2.2蓄水安全鑒定階段設計洪水計算

在2003年初的蓄水安全鑒定階段，設計單位委托巴州水文水資源局對希尼爾水庫東北部魯格塔格山區的暴雨洪水重新進行了分析計算，其結果如下：

（1）按面積比擬法計算洪峰流量。巴州水文水資源局曾于1988年在希尼爾水庫東北部的相鄰流域進行了洪水調查，并發現了一條洪溝中的洪水遺址。該洪溝與希尼爾水庫北部東西洪溝極為相似，而且2條溝出山口的距離僅8km。據當時調查，前者洪峰流量為27.1m3/s，并由此推算該溝100年一遇的洪峰流量為50.1m3/s，其洪溝的集水面積為47.7km2。東溝匯流面積為54km2，西溝匯流面積為32km2。希尼爾水庫2條洪溝的洪峰流量可以東北部洪溝作為參證溝，按面積比擬法（按面積進行線性比擬）計算如下：Q東洪溝=（50.1/47.7）×54=56.6m3/s；Q西洪溝=（50.1/47.7）×32=33.6m3/s。

（2）按推理公式法計算洪峰流量。巴州水文水資源局采用推理公式法計算的參數及洪峰流量如下：東洪溝流域面積54km2，溝長8km，縱坡33%，Q東洪溝=55.0m3/s；西洪溝流域面積32km2，溝長3km，縱坡32%，Q西洪溝=36.0m3/s。巴州水文水資源局推薦的設計洪峰流量是取以上2種方法計算結果的平均值，即東、西洪溝100年一遇洪峰流量：Q東洪溝1%=（56.6+55.0）/2=55.8m3/s。Q西洪溝1%=（33.6+38.3）/2=36.0m3/s。因此，希尼爾水庫的入庫洪峰流量為91.8m3/s。

（3）洪量計算。按照《新疆維吾爾自治區中小流域設計暴雨洪水圖集》計算，希尼爾水庫可能遭遇100年一遇的暴雨洪量計算參數如下：24h點暴量為60mm；105km2流域面積中產流區域為86km2；山區暴雨點面關系系數為0.977，由此算出面雨量=60×0.977=58.6mm；尉犁縣該洪溝地區產水系數為0.24；因此，洪量WP=1%=（F×P×0.24）×1000=（86×58.6×0.24）×1000=121萬m3。

（4）春季洪水量分析。希尼爾水庫附近的庫魯克山較低，無永久性冰川和積雪，冬季無較厚積雪。春季積雪融化速度較慢，難以形成洪峰匯入希尼爾水庫。經復核認為，希尼爾水庫因不受春季洪水威脅，且夏季復核洪量也僅為121萬m3（小于初設階段131萬m3），因此，工程設計采用初設值是安全的。

（5）水庫主汛期的防洪安全性分析。希尼爾水庫是一座注入式反調節的平原水庫，鑒于大壩已出現嚴重的滲漏問題，主汛期最高水位控制在913.00m以下，相應的主汛期最大蓄水庫容8961萬m3，與一期總庫容相比，尚余839萬m3庫容。在希尼爾水庫水源孔雀河的來水量受人工控制的情況下，能夠容納庫區天然洪水量，具備調蓄區間入庫洪水能力。可見，按目前主汛期水位的控制要求，現狀情況下主汛期希尼爾水庫的防洪安全性是有保障的。

3壩頂超高復核

希尼爾水庫一期庫容為0.98×108m3，正常蓄水位913.60m。根據現行《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），壩頂超高按下式計算［2-4］：

式中：Y—壩頂超高，m；R—最大波浪在壩坡上的爬高，m，采用莆田試驗站公式計算波浪的平均波高和平均波周期；E—最大風壅水面高度，m；A—安全加高，m。

式中：K—綜合摩阻系數，取3.6×10-6；W—風速，m/s；D—吹程，km；h—水深，m；β—風向和壩軸線的法線方向的夾角，°；g—重力加速度，取9.81m/s2。

設計階段壩頂超高計算見表1。本次壩頂超高復核采用設計階段的壩頂超高計算結果。

表1壩頂超高計算結果

根據以上計算，確定壩頂高程916.50m，對于超高不能滿足要求的壩段，采取壩頂設防浪墻增加超高。因此，西副壩不設防浪墻，主壩2+436～3+100、東副壩7+100～7+650壩段設0.9m高防浪墻，主壩3+100～6+750壩段設1.4m高防浪墻，主壩6+750～7+100壩段設1.2m高防浪墻。在防浪墻高度變化處，采用漸變墻高連接。

從現場檢查來看，主壩及東副壩壩頂所設防浪墻底未與上游面板防滲復合土工膜結構緊密結合。可見，防滲體頂高程（916.50m）滿足規范的不低于正常運用靜水位的要求，但現狀情況壩頂防浪墻底未與防滲體結合，不滿足規范要求。

4水庫潰壩影響分析

希尼爾水庫地理位置十分重要，一旦出現嚴重險情，將極大威脅下游安全。根據《希尼爾水庫防洪應急預案》，水庫主壩潰壩將會主要淹設下游西尼爾鎮的西尼爾村、團結村、庫爾勒市開發區排水復線以及218國道及興平渠，對周邊富利達粘聚纖維廠也會造成一定損失。興平渠的沖毀將造成其所轄灌區0.67萬hm2耕地農作物損失。

5防洪安全綜合評價

對希尼爾水庫設計洪水復核、壩頂超高復核與水庫潰壩影響這3個方面進行論述，結果表明：

（1）希尼爾水庫按現狀工程規模屬中型水庫，設計批復工程等別為Ⅲ等，大壩為2級建筑物，其他主要建筑物級別為3級。由于水庫是一座注入式反調節的平原水庫，按目前主汛期水位的控制要求，主汛期最大蓄水庫容8961萬m3，與一期總庫容相比，尚余839萬m3庫容，具備調蓄區間入庫洪水能力，現狀情況下做好主汛期庫水位的控制，水庫的防洪安全性是有保障的。

（2）壩頂超高復核表明，防滲體頂高程（916.50m）滿足規范的不低于正常運用靜水位的要求。

（3）希尼爾水庫潰壩對大壩下游威脅極大，應加強水庫安全管理，提高水庫應急管理水平。

綜上所述，根據文獻［5］，希尼爾水庫工程防洪安全性綜合評定為“A級”。建議應按永久性擋水結構新建壩頂防浪墻，并解決壩頂防浪墻底與上游壩坡復合土工膜防滲體的結合問題。

［1］SL252-2000.水利水電工程等級劃分及洪水標準［S］.

［2］梁新平.淺析新疆墨玉縣防洪工程中的堤防設計［J］.水利規劃與設計，2013（07）：53-56.

［3］賈瑞紅.水庫在防洪作業中實現水資源防洪系統的最優調度［J］.水利技術監督，2013（06）：13-15.

［4］賈瑞紅.多目標風險模型在水庫防洪調度中的應用研究［J］.水利技術監督，2014（01）：36-38.

［5］SL258-2000.水庫大壩安全評價導則［S］.

TV122+.3

A

1008-1305（2016）03-0061-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.03.025

2016-04-01

吳新新（1975年—），女，會計師。