八境湖攔河壩水閘工程防洪能力復核分析

袁鵬飛

（贛州市河湖保護中心,江西 贛州 341000）

1 工程概況

章江八境湖壩庫閘門項目,地處贛州市有名的旅游景點—八境臺,距離章貢二江交匯處450 m 處的章水河段。該工程的主要建筑沿壩軸線呈“一”字型分布,河道中間為砼溢流壩,在原來的主河道右邊為船閘,在河道左岸灘地處為廠房壩段,廠房壩段左側布置砼非溢流壩,河床右岸接頭處布置一座土壩。左岸非溢流壩、安裝間及主機間壩頂高程為106.00 m,廠壩導墻高程99.50 m,溢流壩堰頂高程94.20 m,右岸船閘壩頂高程105.00 m,右岸土壩壩頂高程103.40 m,堰頂上布置的翻板閘閘頂高程為97.24 m,翻板閘門體高3.04 m。壩頂全長330.35 m,其中：左岸非溢流壩段長22.53 m,廠房段長41.32 m,溢流壩壩段全長214 m,船閘段長14.0 m,右岸土壩38.5 m。

2 工程等別和防洪標準復核

2.1 工程等別復核

根據《防洪標準》（GB 50201-2014）規定,工程等別Ⅰ等,對應的主要建筑物級別為1 級,次要建筑物為3 級。考慮到遇洪水期閘門開啟全部泄洪,上下游水位差為0.13,正常蓄水位97.00 m,上下游最大擋水高度為7 m,工程失事后造成的損失和影響較小,根據《防洪標準》,將本工程主要建筑物級別降低1 級,即主要建筑物級別降為2 級,次要建筑物仍為3 級,本工程建筑物級別復核見表1。

表1 章江八境湖攔河壩水閘工程建筑物級別復核

2.2 防洪標準復核

原設計橡膠壩等擋水建筑物采用50 年一遇（P=2%）洪水標準,消能防沖建筑物洪水標準采用30 年一遇（P=3.33%）洪水標準。

根據《防洪標準》,本工程主要水工建筑物級別為2 級,對應設計洪水標準為30 年～50 年一遇,復核洪水標準為100 年～200 年一遇。本工程上游約20 km 處章江水閘工程（最大過閘流量為5930 m3/s,等同于本工程最大過閘流量）復核洪水標準采用100 年一遇,考慮到與本工程為上下游階梯級關系,故本工程新增校核洪水標準采用100 年一遇,防洪標準復核見表2。

表2 章江八境湖攔河壩水閘工程防洪標準復核 單位：年

3 調洪復核

3.1 基本概況

章江八境湖攔河壩水閘工程采用溢流壩、船閘聯合泄洪。溢流壩（翻板閘）溢流寬度210 m,分3 孔布置,每孔70 m,船閘溢流寬度8 m。水閘特征水位97.00 m,本次復核的水位與下泄流量關系與原設計計算結果一致,見圖1。

圖1 水位與下泄流量關系曲線

3.2 調洪方式及結果分析

章江八境湖攔河壩水閘工程無調節性能,故相應各頻率的閘前最高水位根據其過閘流量查水位與下泄流量關系曲線可得,見表3。

表3 八境湖攔河壩水閘工程調洪結果

從表2 可見,本次復核的各設計頻率閘前最高水位與原初步設計成果相差較大,50 年一遇洪水閘前最高水位低于原初步設計報告成果0.86 m,30 年一遇洪水閘前最高水位低于原初步設計報告成果0.71 m。造成這一現象的主要原因是原初步設計采用的設計洪水計算成果較本次復核成果偏大。

4 抗洪能力復核

八境湖攔河壩水閘工程為大型水閘,工程等別為Ⅰ等,根據《防洪標準》,本工程設計洪水標準采用50 年一遇,校核洪水標準采用100 年一遇。

本工程攔河建筑有左岸非溢流壩、河床式電站廠房、砼溢流壩、船閘、右岸土壩。壩頂高程的確定分為兩部分：（1）左岸砼非溢流壩、廠房壩段、船閘、稱砼壩；（2）右岸土壩。

4.1 混凝土壩壩頂高程計算

根據《混凝土重力壩設計規范》（SL 319-2018）,壩頂高程在庫區內的最大靜水水位以上,壩頂上游防浪墻頂高程要比波浪頂高程,按照公式（1）推算出防浪墻頂和正常蓄水位或校核水位之間的高度差,取兩個高度中的高者為選定高程：

式中：Δh 為防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差,m；h1%為累計頻率1%的波高,m；hz為波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位高差,m；hc為安全超高,m。

根據規范規定正常運用為正常蓄水位、設計洪水位情況,非常運用為校核洪水位情況。大壩安全超高和壩頂高程計算結果見表4、表5。

表4 砼壩安全超高計算結果 單位：m

表5 砼壩壩頂高程計算結果 單位：m

由表5 可知：①左岸非溢流壩、廠房壩頂現狀高程106.00 m,高于校核洪水壩頂計算高105.70 m,左岸非溢流壩、廠房壩頂現狀高程滿足抗洪能力要求；②船閘壩頂現狀高程105.10 m,低于校核洪水壩頂計算高程0.6 m,船閘壩頂現狀高程不滿足抗洪能力要求。

4.2 土石壩壩頂高程計算

根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274-2020）,壩頂在水庫靜水位以上超高Y 按式（5）確定：

式中：Y 為壩頂超高,m；R 為最大波浪在壩坡上的爬高,m；e 為最大風壅水面高度,m；A 為安全加高,m。

根據下列3 種運用條件,計算壩頂高程并取其最大值：

（1）設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；

（2）正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高；

（3）校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高。

壩頂超高計算成果見表6,壩頂高程計算成果見表7。

表6 土壩壩頂超高計算結果 單位：m

表7 土壩壩頂高程計算結果 單位：m

由表7 可知,現狀土壩壩頂高程103.40 m,低于設計洪水計算壩頂高程2.12 m,低于校核洪水計算壩頂高程2.17 m,因此現狀土壩壩頂高程不滿足設計洪水、校核洪水抗洪能力要求。

4.3 廠區防洪墻抗洪能力復核

廠區結構布置現狀：電站左岸非溢流壩現狀與河岸內側公路相接,公路的現狀高程為102.00 m,與左岸非溢流壩相接的廠區防洪墻墻頂高程為103.40 m,與尾水平臺相接的防洪墻墻頂高程為105.00 m,與進廠大門相接的防洪墻墻頂高程為103.40 m,進廠大門地面高程101.80 m,廠區內設置一防洪門。

本工程設計洪水標準采用50 年一遇,校核洪水標準采用100 年一遇。廠房上游設計洪水位103.87 m,上游校核洪水位104.65 m,下游設計洪水位103.73 m,上游校核洪水位104.52 m。由于現狀廠區部分防洪墻墻頂高程103.40 m 低于設計洪水高程0.47 m～0.33 m、低于校核洪水高程1.25 m～1.12 m,因此現狀部分防洪墻墻頂高程不滿足設計洪水、校核洪水抗洪能力要求,整個廠區未能形成封閉的防洪區。

5 結論

根據《防洪標準》并結合原設計報告,對八境湖攔河壩水閘工程的工程等別、建筑物級別、調洪和防洪能力進行復核,結論如下：

（1）與原設計相比,工程等別由Ⅲ等提高至Ⅰ等,溢流壩、廠房、左右岸非溢流壩等主要建筑物級別由4 級提高至2 級,廠壩導墻和上下游護岸等次要建筑由5 級提高至3 級。除新增復核洪水標準為100 年一遇（P=1%）外,其余洪水標準維持原設計,擋水建筑物設計洪水標準為50年一遇（P=2%）,消能防沖建筑物設計洪水標準為30 年一遇（P=3.33%）。

（2）經調洪復核,50 年一遇洪水過閘流量為5240 m3/s,低于原設計的5980 m3/s,閘前最高水位為103.87 m,低于原設計的104.73 m。30 年一遇過閘流量為4740 m3/s,低于原設計的5310 m3/s,閘前最高水位為103.24 m,低于原設計的103.95 m。新增100 年一遇洪閘前最高水位為104.65 m,相應過閘流量為5930 m3/s。

（3）經抗洪能力復核,左岸非溢流壩和廠房壩頂高程滿足抗洪能力要求；船閘和土壩壩頂高程不滿足抗洪要求；廠區部分防洪墻墻頂高程不滿足抗洪要求。因此,亟需對船閘、土壩壩頂、廠區部分防洪墻墻頂高程作加高處理。