姚河壩水庫大壩安全鑒定防洪能力復(fù)核計算分析

張楠 侯偉建

摘?要：防洪能力是水庫大壩最重要的功能之一，大壩建成后需要定期進(jìn)行鑒定、復(fù)核。本文以溧陽市姚河壩水庫大壩安全鑒定為例，對其防洪能力進(jìn)行復(fù)核計算，并根據(jù)計算判定大壩擋洪、泄洪能力滿足原設(shè)計、校核標(biāo)準(zhǔn)，大壩防洪能力等級評定為“A”級。

關(guān)鍵詞：防洪;泄洪;復(fù)核

1 概論

水庫在水利建設(shè)中占有重要地位。水庫大壩安全至關(guān)重要，其一旦出險，將給下游人民生命財產(chǎn)帶來不可估量的損失。為加強(qiáng)水庫大壩安全管理，水利部于2003年修訂印發(fā)《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管[2003]271號）第五條規(guī)定，大壩實(shí)行定期安全鑒定制度，首次大壩安全鑒定應(yīng)在工程竣工驗(yàn)收后5年內(nèi)進(jìn)行，以后每隔6～10年進(jìn)行一次。

防洪能力復(fù)核是水庫大壩安全鑒定的重要組成部分，其主要目的是復(fù)核水庫調(diào)蓄庫容、大壩擋洪、泄洪能力是否與原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致。

2 工程概況

姚河壩水庫位于江蘇省溧陽市上興鎮(zhèn)余巷村，屬太湖流域湖西地區(qū)。水庫現(xiàn)為小（1）型水庫，集水面積1.5km2，干流長度1.59km，干流坡降0.0558，原設(shè)計總庫容116.2萬m3，設(shè)計洪水位36.17m（吳松基面，下同），校核洪水位36.74m，正常蓄水位35.0m。

水庫主要建筑物有：

（1）大壩一座，壩頂長570m，壩頂高程37.4m，壩頂寬4.0m。

（2）溢洪道堰頂高程35.0m，堰頂凈寬4m，長6m。

3 防洪能力復(fù)核計算

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），姚河壩水庫工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。其主要建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)取30年一遇設(shè)計，500年一遇校核。

3.2 設(shè)計暴雨

姚河壩水庫實(shí)測暴雨資料系列較短，且近年來最大日雨量、水庫最高水位均未超過20年一遇24h設(shè)計雨量和原設(shè)計、校核洪水位。故本次計算仍采用圖集法計算。

本次水庫設(shè)計暴雨依據(jù)經(jīng)審批的《江蘇省暴雨圖集（2005年）》和“84暴雨圖集”推求。設(shè)計頻率P=3.3%和P=0.2%最大10min、1h、6h、24h設(shè)計暴雨分別為31.6mm、93.9mm、1657mm、263.8mm和44.1mm、141.3mm、268.1mm、430.1mm。

3.3 設(shè)計洪水

采用《江蘇省水利廳統(tǒng)一編制的中小型水庫調(diào)洪計算程序》（江蘇省防辦、河海大學(xué)編制，以下簡稱《程序》）計算30年一遇設(shè)計入庫洪峰流量為41.47m3/s、500年一遇校核入庫洪峰流量為62.34m3/s。

3.4 運(yùn)行規(guī)則

泄洪設(shè)施：1座溢洪道。

起調(diào)水位：35.0m。

調(diào)控方式：自由下泄。

3.5 泄流計算

溢洪道堰坎厚度9.9m，設(shè)計、校核洪水位下2.5<δ/H<10，應(yīng)按寬頂堰計算。

溢洪道泄流能力計算采用《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL253-2018）寬頂堰非淹沒出流計算公式：

Q=mεB?2gH3/20

式中：ε——側(cè)收縮系數(shù);

m——流量系數(shù)，查表A.2.3-1取0.376。

側(cè)向收縮系數(shù)：

ε=1-K1-b/B130.2+P14b/B1

式中：K——閘墩形狀影響系數(shù)，圓弧取0.10;當(dāng)b/B1<0.2時，取b/B1=0.2;當(dāng)P1/H0>0.3時，取P1/H0=0.3。

3.6 調(diào)洪復(fù)核結(jié)果

利用《程序》進(jìn)行水庫調(diào)洪演算，其成果如下表：

30年一遇入庫洪峰流量41.47m3/s，入庫洪水總量36.85萬m3，最高洪水位36.17m，對應(yīng)庫容103.45萬m3，最大下泄流量7.86m3/s。

500年一遇入庫洪峰流量62.34m3/s，入庫洪水總量萬6178m3，最高洪水位36.74m，對應(yīng)庫容萬116.20m3，最大下泄流量14.26m3/s。

3.7 壩頂超高復(fù)核計算

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL189-2013），壩頂在水庫靜水位以上的超高按照下式計算：

Y=R+A

式中：Y——壩頂超高，m;

R——波浪沿著壩坡的最大爬高，m;

A——安全加高，m，正常運(yùn)用條件取0.5m，非常運(yùn)用條件取0.3m。

30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速21.44m/s，吹程100.00m，坡度系數(shù)2.50m，壩前水深9.17m，壩前水位36.17m，波浪爬高0.44m，安全加高0.5m，復(fù)核壩頂高程37.11m，原壩頂高程37.4m。

500年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速14.29m/s，吹程120.00m，坡度系數(shù)2.50m，壩前水深9.74m，壩前水位36.74m，波浪爬高0.30m，安全加高0.3m，復(fù)核壩頂高程37.34m，原壩頂高程37.4m。

4 結(jié)果分析

本次復(fù)核計算的姚河壩水庫30年一遇設(shè)計、500年一遇設(shè)計最高洪水位與2008年水庫除險加固后水位一致。由于《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL253-2018）較上一版中寬頂堰流量計算公式變化，流量系數(shù)取值減小的原因，設(shè)計水位對應(yīng)下泄量減少684%;校核洪水對應(yīng)下泄量減少3.97%。

水庫大壩實(shí)測現(xiàn)狀壩頂高程37.40m，高于復(fù)核壩頂高程，滿足規(guī)范要求。

綜上，姚河壩水庫防洪安全性評為“A”級。

參考文獻(xiàn)：

[1]常州溧陽市姚河壩水庫除險加固工程初步設(shè)計報告.江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，2008，5.

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