曹四家子水庫洪水調節(jié)計算

于 洋

(遼寧省鞍山市岫巖水文站,，遼寧 鞍山 114300)

1 概 況

曹四家子水庫位于法庫縣和平鄉(xiāng)曹四家子村，座落在崔家溝河上，流域面積為6.5km2，總河長3km，比降為6.7‰。曹四家子水庫工程由大壩、溢洪道、輸水洞組成，是一座以防洪為主的小(2)型水庫。原來是小(1)型水庫設計標準50a設計，100a校核，原總庫容114萬m3，防洪庫容66.6萬m3，興利庫容47萬m3，死庫容0.4萬m3，校核洪水位59.2m，設計洪水位58.6m，興利水位57.00m，死水位50.00m。大壩為均質土壩，原設計壩頂高程60.00m，實測壩頂高程60.00m。溢洪道為開敞式結構，寬15m，為寬頂堰堰型，堰頂高程57.00m。輸水洞為壩下方形鋼筋混凝土涵洞，斷面尺寸為1m×1m，進口底板高程51.50m。

2 水庫除險加固的必要性

2.1 水庫現有病險情況

曹四家子水庫從1964年開工，1968年基本完工建成至今已運行50年，現主要存在以下問題：

1)洪水標準的確定：水庫原設計標準為50a設計、100a校核。依據《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)規(guī)定，對于平原區(qū)永久性的5級水工建筑物(土石壩)，設計洪水標準為10a，校核洪水標準為20a。

2)安全鑒定復核結論：根據《大壩安全鑒定報告書》以及現場勘查，水庫存在以下病險情況：①大壩滲漏嚴重。大壩迎水坡護坡石為黃褐色強風化巖，塊石取自溢洪道左側山體，護坡石厚僅為20cm，無碎石、砂墊層。塊石因多年風化，質脆易碎。下游坡無排水體，無護坡。②溢洪道堰項及溢洪道陡槽溢流面嚴重破損。左側墻已無，左側山體已被當地村民作為取土場，挖掘得破爛不堪。右側墻為磚砌結構，墻頂寬20cm，陡槽段墻體出現多條裂縫。③輸水洞進口啟閉塔傾斜，啟閉室為磚石結構，現在無門無窗；輸水洞與壩體連接的工作橋變形斷裂。進出口翼墻倒塌。無閘門、啟閉設備。檢時未能看到啟閉設備，水庫承包者在進水渠用編織袋裝土堆成一小圍堰，堵住洞口用以蓄水。④輸水洞無閘門，無啟閉機。⑤無大壩安全監(jiān)測、通訊設施。⑥安全評價及鑒定報告中所述工程問題基本屬實。

2.2 除險加固的重要性

由于存在著以上病險情況，水庫除險加固已迫在眉睫，其必要性體現在以下幾點：

1)從防洪角度來說，水庫防洪可保護人口0.05萬人，保護耕地133hm2。

2)從地理位置上看，法庫縣土地多為黃土丘陵，水利資源貧乏，由于水庫病險汛限水位降低，每年汛前都得人為棄水，致使下游灌溉面積減少，降低了農業(yè)收入，影響了經濟的發(fā)展。

3)從水庫自身建設來講，由于水庫不能正常發(fā)揮效益，灌溉收入減少，制約了自身發(fā)展。水庫除險加固后，自身建設將得到進一步改善，真正實現以水養(yǎng)水的方針。

有鑒于此，省、市、縣各級政府高度重視曹四家子水庫的除險加固工作，多次研討其病險現狀。沈陽市水利局委托有關單位從事大壩安全鑒定及除險加固工作，多次召開專題會議，動員各方力量積極研究水庫除險加固的初步設計工作，為除險加固工程早日實施提供了有利條件。

3 水庫洪水調節(jié)計算

3.1 水位庫容曲線

水庫庫區(qū)地形圖為2016年5月的實測地形圖，根據實測地形圖編制水庫水位-面積曲線及水位-庫容關系詳見表1。

表1 水庫水位-面積關系與水位-庫容關系表

3.2 泄洪建筑物泄流能力計算

曹四家子水庫溢洪道是水庫唯一的泄洪建筑物。溢洪道位于左岸岸邊，為無閘門控制的開敞式溢洪道。溢洪道堰型為寬頂堰，堰頂高程57.00m，堰體長10 m，堰凈寬12 m。溢洪道的水位-泄量關系曲線經重新復核計算。部分成果詳見表2。

計算公式如下：

(1)

式中：m為流量系數，m =0.351；B為溢洪道凈寬，B=12m；H為水位，m；ε為側收縮系數，0.983；ha為堰頂高程，m。

4 起調水位、調洪運用方式復核

按原設計，溢洪道堰頂無閘控制，汛限水位取與溢洪道堰頂高程同高，即調洪時起調水位采用與正常高蓄水位同高，為57.00m。

表2 溢洪道水位泄量關系表

調洪演算采用半圖解法?；竟綖椋?/p>

V2/△t+q2/2=(Q1+Q2)/2-q1+V1/△t+q1/2

(2)

式中：V1、V2為時段始、末庫容；Q1、Q2為時段始、末入庫流量；q1、q2為時段始、末出庫流量；△t為時段。

部分調洪輔助見表3、部分設計洪水過程線見表4及表5。

表3 調洪輔助表

表4 設計洪水過程線(P=5%)

表5 設計洪水過程線(P=10%)

5 結 語

通過以上計算可知，曹四家子水庫調洪計算P=5%，校核洪水位為58.69m，溢洪道泄量40.31m3/s。P=10%，設計洪水位為58.28m，溢洪道泄量26.47m3/s。

[1]吳現兵,程伍群,孟霄,繩莉麗,等.白洋淀洪水調節(jié)能力分析[J].人民黃河，2010(11)：51-52，54.

[2]呂艷,張慶華,劉經強,王瀟.溢洪道閘堰結合的布置與洪水調節(jié)方法[J].人民長江，2009(16)：32-33，46，9.

[3]羅駿燕.不規(guī)則溢洪道水庫洪水調節(jié)實例分析[J].黑龍江水利科技，2013(07)：47-49.

[4]韓吉旭.李金水庫除險加固洪水調節(jié)計算與分析[J].地下水，2016(01)：129-130.

[5]蔣濤.頭屯河水庫洪水調節(jié)復核分析[J].廣東水利水電，2015(05)：12-14.