楊丙魁

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 項(xiàng)目概況

申村水庫位于海河流域濁漳河南源上游，地處長子縣石哲鎮(zhèn)申村以東，距長子縣城3.0 km，控制流域面積236.2 km2，是一座集防洪、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的年調(diào)節(jié)中型水庫?，F(xiàn)狀水庫樞紐工程由大壩（主壩、副壩）、溢洪道、輸水洞（灌區(qū)渠首）、引水涵臥管等組成。水庫于1958年4月動工興建，當(dāng)年8月建成蓄水。1974年、1988年先后對大壩和溢洪道進(jìn)行過兩次改造。原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，無校核標(biāo)準(zhǔn)。1989年水庫除險(xiǎn)加固后，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì)，1 000年一遇校核。

申村水庫擔(dān)負(fù)著長子縣石哲、南陳、大堡頭、丹朱、宋村、南漳6個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）37個行政村3萬余人，0.23萬hm2農(nóng)田，以及下游的太焦鐵路、長晉高速公路、鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路、長子縣化肥廠、西南呈煤礦等廠礦的防洪任務(wù)。同時作為申村灌區(qū)的灌溉水源，灌溉漳澤水庫以西、濁漳南源以北、雍河以南的0.27萬hm2平川地，此外，還向惠豐機(jī)械廠提供一部分工業(yè)用水。

建庫以來，申村水庫為保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)，發(fā)揮了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但由于水庫運(yùn)行多年，心墻頂高程低于設(shè)計(jì)洪水位，取水建筑物損壞嚴(yán)重，且水庫現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，因此必須對申村水庫重新進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算。

2 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)

申村水庫原設(shè)計(jì)總庫容3 381萬m3，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算后設(shè)計(jì)總庫容3 445萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，申村水庫樞紐屬中型Ⅲ等水利樞紐工程，主要建筑物為3級，水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)1 000年一遇。

2.2 基本資料

洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的基本資料包括設(shè)計(jì)洪水過程線、水位—庫容曲線、水位—泄量曲線、水庫調(diào)度原則等。

設(shè)計(jì)洪水過程線采用《山西省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊》進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為50年一遇洪水的洪峰流量為1 722 m3/s；1 000年一遇洪水的洪峰流量為2 975 m3/s。

水位—庫容曲線采用2030年規(guī)劃水平年的庫容曲線。

申村水庫現(xiàn)有3孔溢洪道，每孔寬10 m。除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)改建泄洪設(shè)施方案有兩種。方案一：溢洪道加寬方案。即在原有申村水庫的泄洪設(shè)施基礎(chǔ)上，增加溢洪道；方案二：泄洪洞方案。即在原有申村水庫的泄洪設(shè)施基礎(chǔ)上，增加泄洪洞。

申村水庫洪水調(diào)節(jié)的起調(diào)水位為950 m，調(diào)度原則為：當(dāng)汛期有洪水入庫時，水庫水位超過起調(diào)水位時，在不超過入庫洪峰的情況下按最大泄洪能力下泄，直到水庫水位回落到起調(diào)水位。

2.3 計(jì)算方法及結(jié)果

調(diào)洪計(jì)算采用靜庫容法、水庫水量平衡方程進(jìn)行，水庫水量平衡方程如下：

式中：I1，I2——Δt時段始、末入庫流量，m3/s；

O1，O2——Δt時段始、末出庫流量，m3/s；

V1，V2——Δt時段始、末水庫蓄水量，萬m3；

Δt——計(jì)算時段，萬s。

上列水量平衡方程采用試算法求解。

根據(jù)申村水庫設(shè)計(jì)洪水過程線、水位—庫容曲線和水位—泄量曲線，按照調(diào)度原則，通過水庫水量平衡方程計(jì)算，推求出申村水庫的特征水位和相應(yīng)最大下泄流量。計(jì)算結(jié)果為：方案一的50年一遇洪水位為951.32 m，相應(yīng)最大泄量1 046 m3/s，1 000年一遇洪水位為953.16 m，相應(yīng)最大泄量1 536 m3/s；方案二的50年一遇洪水位為951.12m，相應(yīng)最大泄量1065m3/s，1 000年一遇洪水位為953.12 m，相應(yīng)最大泄量1 489 m3/s。

3 方案比選

經(jīng)過洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，對兩個方案進(jìn)行比選如下：方案一溢洪道在原基礎(chǔ)上加一孔，凈寬4 m×10 m，堰頂高程不變；溢洪道新增一扇弧形鋼閘門及相應(yīng)的啟閉設(shè)備，更換疊梁檢修門及啟閉設(shè)備。當(dāng)水庫遭遇50年一遇洪水時，可削減39%的洪峰，當(dāng)水庫遭遇1 000年一遇洪水時，可削減48%的洪峰。

方案二溢洪道規(guī)模維持現(xiàn)狀；拆除原壩下涵洞及其進(jìn)口漿砌石結(jié)構(gòu)，在原涵洞位置布置泄洪洞，進(jìn)口設(shè)塔式進(jìn)水塔，塔內(nèi)設(shè)平板事故檢修門和工作門，孔口尺寸5 m×5 m，塔后接城門洞形無壓洞，凈高7 m，凈寬5 m。當(dāng)水庫遭遇50年一遇洪水時，可削減38%的洪峰，當(dāng)水庫遭遇1 000年一遇洪水時，可削減50%的洪峰。

以上兩個方案的削峰率相當(dāng)，均可解決水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)的問題。方案一的土石方開挖量大，工程投資比方案二多，但金屬結(jié)構(gòu)相對簡單；方案二的土石方開挖量較小，而且易解決棄渣問題，泄洪洞的進(jìn)口高程較低，有利于延長水庫壽命。方案一工程總投資4 624.51萬元；方案二工程總投資4525.89萬元。

經(jīng)綜合比較，方案二工程投資相對較少，土石方量較少，雖存在圍堰施工難度大、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高的問題，但可徹底解決壩下涵洞及其進(jìn)口存在的問題；泄洪洞進(jìn)口高程低，可以延長水庫壽命，有利于水庫的運(yùn)行管理，因此建議采用方案二，即泄洪洞方案。

4 結(jié)語

申村水庫除險(xiǎn)加固后，能更好地保護(hù)下游群眾生命財(cái)產(chǎn)及各重要設(shè)施的安全，對緩解當(dāng)?shù)厮Y源供需矛盾具有深遠(yuǎn)的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義，同時對促進(jìn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的改善，乃至旅游業(yè)的發(fā)展，都必將起到積極的促進(jìn)作用。因此，對申村水庫的除險(xiǎn)加固非常重要，勢在必行。