某工程洪水調節和防洪特征水位選擇

□曹婷婷（新疆下坂地水利樞紐工程建設管理局）

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某工程洪水調節和防洪特征水位選擇

□曹婷婷（新疆下坂地水利樞紐工程建設管理局）

水利樞紐工程的規劃設計，首先要進行洪水調節計算并合理確定庫容和相應的庫水位，要根據河流的水文條件、工程的地形地質條件，文章通過調節計算，從政治、技術、經濟等方面進行全面綜合的分析論證，確定樞紐工程的各種特征水位及相應的庫容值。這些特征水位值體現著樞紐工程利用和正常工作的各種特定要求，它們也是規劃設計階段確定主要水工建筑物的尺寸（如壩高和溢洪道大?。浪愎こ掏顿Y、效益的基本依據。

洪水調節，防洪，特征水位，選擇

1　概況

下坂地水利樞紐工程是塔里木河流域近期綜合治理規劃中唯一的山區水利樞紐工程。該工程位于塔里木河主要源流之一的葉爾羌河支流塔什庫爾干河中下游，距塔什庫爾干縣縣城45km，距喀什市315km，距葉河干流控制斷面卡群渠首190km。

下坂地水利樞紐工程，控制塔什庫爾干河的多年平均徑流量10.91億m3，在75%年份，下坂地水庫替代廢棄的16座平原水庫蓄水，限制剩余24座平原水庫的蓄水量及蓄水時間，減小平原水庫的蒸發滲漏損失及河道損失4.17億m3，多年調節年內年際水量3.20億m3，75%年份下坂地向灌區提供春旱供水6.20 億m3，使灌區灌溉保證率由12.67%提高到77%。

由于下坂地水庫工程可促進節水，是開采利用地下水資源的可靠電能基礎，是實現水資源聯合調度的龍頭。有了生態水量，加上河道的疏浚，葉河能完成向塔里木河的輸水目標。

2　洪水調節和防洪特征水位的選擇

2.1正常蓄水位的選擇

2.1.1進行電力補償

可研階段，按照塔里木河流域近期綜合治理對葉河的要求及下坂地水庫工程任務，正常蓄水位在2960 m的基礎上，按2.50 m一個間隔，上、下浮動，對2955，2957，2960，2962，2965 m五個方案進行了調節結果和經濟指標的全面比較。為進一步分析下坂地水庫的調節性能，根據下坂地可研報告審查會期間專家意見，又分析計算了下坂地水庫不進行電力補償的水能水利計算，推薦采用2960 m方案?？裳袑彶橐庖姙椋骸盎就馑畮煺Ｐ钏粸?960 m”。

2.1.2不進行電力補償

為進一步復核水庫正常蓄水位2960 m方案的工程效益特征參數，本階段對增加2a后的實測資料分析的徑流系列進行了分析計算，復核分析按下坂地水庫不進行電力補償方式。初設階段與可研階段，下坂地水庫壩址徑流量即使年際有變化，年內分配有變化，平原水庫多年平均損失水量略有減少，下坂地水庫多年平均春旱補水量略有增加；本階段對發電引水洞的復核及優化計算，洞徑從5.61 m變為5.20 m，水頭損失有所增加，使發電效益有所降低?？傊б嫣卣髦笜俗兓淮?，表明下坂地水庫正常蓄水位2960 m是合理的。

2.2死水位選擇

下坂地水庫死水位在可研階段比較過2910，2915，2920 m三個方案，結果表明：隨著死水位的抬高，下坂地電站的保證出力降低，水庫蓄滿率升高，從替代平原水庫蓄水量來看，死水位2920 m方案，水庫蓄滿率較高，未能充分發揮下坂地水庫控制塔什庫爾干河地表徑流的目的，替代平原水庫的蓄水量較小。

2920m方案比2915 m方案平原水庫多年平均多蓄水量多蓄0.24億m3，由此產生的蒸發滲漏損失量死水位2920 m比2915 m多0.08億m3，2920 m方案不但單位水資源量成本浪費較大，而且灌區春旱供水保證率不滿足要求，不予考慮。

考慮水庫泥沙淤積對死水位的影響，根據水庫庫岸坍塌方量及泥沙淤積計算結果，下坂地水庫泥沙淤積形態為三角洲，水庫運行50a與100a后，壩前淤積灘面高程分別為2897 m及2899 m；水工建筑物的布置對死水位的要求，壩址處河底高程為2893 m，地形地質條件及泥沙淤積決定了發電引水洞進口底板設計高程為2905 m，發電引水洞洞徑5.20 m，正常工作要求有一定的淹沒深度，因此，從電站正常運行來看，死水位選定2915 m比較合適。

2.3洪水調節和防洪特征水位的選擇

2.3.1下坂地水庫設計、校核洪水標準

下坂地水庫洪水因受氣候的影響，來洪呈現一日一峰，洪峰流量不大但歷時長，洪量較大。因資料樣本的限制，設計洪水采用5日洪水作為典型洪水過程進行分析計算，相應推出設計洪水和校核洪水過程。

下坂地水庫校核洪水標準為5000 a一遇，其洪峰流量Qm為1310 m3/s，相應最大24，72，120 h洪量分別為0.84億，2.33億，3.56億m3。五日洪水逐日洪量統計結果見表1。

表1　五日洪水逐日洪量統計表

通過上表可以充分反應下坂地壩址處洪水一日一峰，峰不高、量很大。根據實測洪水資料，塔什庫爾干河洪水過程歷時并不限于五日洪水，最長的洪水歷時超過21日。因此在保證樞紐工程防洪安全的前提下，應盡量使每日洪水在當日盡可能泄完，以避免庫內由于多日連續蓄洪引起水位升高，威脅樞紐防洪安全。根據以上對洪水過程的分析，確定泄洪建筑物的泄洪規?？刂圃?50 m3/s左右。

依據《防洪標準》規定，下坂地水庫樞紐為大型Ⅱ等工程，其永久擋水、泄水建筑物按2級標準設計。正常運用的設計洪水標準為100 a一遇，非常運用的校核洪水標準為5000 a一遇，不同洪水標準見表2。

表2　水庫永久擋水、泄水建筑物洪水標準及量值表

2.3.2洪水調節計算原則

下坂地水庫屬河道型水庫，從保守角度考慮，考慮靜庫容進行計算；塔什庫爾干河屬于少泥沙河流，在洪水調節計算中不考慮蓄洪過程中的泥沙沖淤影響；下坂地水庫下游均為高山峽谷區，無重要的防洪任務。樞紐可不專設防洪庫容，洪水調節從正常擋水位起調，其下泄流量不受下游限制；在洪水調節過程中，不考慮電站部分參與泄洪；下坂地水庫樞紐為“一洞兩首”的泄洪建筑物，在正常情況下，洪水主要由泄洪底洞宣泄。當洪水超過底洞最大泄量或底洞因故無法正常投入運用，表孔側槽溢洪洞投入泄洪，確保工程防洪安全。

2.3.3水庫洪水調節計算

下坂地水庫布置泄洪建筑物及泄洪能力為：泄洪洞孔口底坎高程2902 m，弧門孔口5 m×6 m，進口壓力短管孔流。表孔側堰溢洪洞，堰頂高程2960 m，側堰寬50 m。

下坂地水庫不設汛限水位，洪水調節從正常蓄水位2960 m起調。調洪計算成果見表3。從表中可以看出：設計洪水位為2963.21 m，最大泄流536 m3/s；校核洪水位為2964.58 m，僅比正常蓄水位高4.58 m，滯洪庫容0.99億m3，最大泄流920 m3/s，最大庫容8.67億m3。

表3　調洪計算成果表

3　結論

下坂地水利樞紐工程防汛特征水位對應的預警時間是綜合多場典型洪水從警戒水位上漲到保證水位的時間間隔，同時增加了一定的預留時間，故而是一個綜合的預警時間。此外，文章對下坂地水利樞紐工程的防洪特征水位確定原則、機理方法以及標準進行了探討，可以參照文章的建議結合本工程實際情況，檢驗制定其各特征水位，同時必須根據洪水特性、堤防工程的防御標準及工程所在地社會經濟狀況等綜合確定防汛特征水位。

［1］胡大瓊.南壘河防洪斷面防汛特征水位修訂分析［J］.水土保持應用技術，2011（1）：21-22.

［2］謝鳳浩.淺談梅州市江河防汛特征水位的調整［J］.廣東水利水電，2008（7）：48-50.

（責任編輯：左英勇）

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曹婷婷（1985-），女，工程師，主要從事水利工程建設管理工作。

2016-04-21