孫佳竹，袁克光

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺112000)

1 基本情況

英房水庫位于海城市馬風(fēng)鎮(zhèn)朱紅峪村附近，在海城河右側(cè)的腰嶺子支流上。英房水庫是海城市馬風(fēng)鎮(zhèn)海城河上游的控制性工程，主要是以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)殖、供水等綜合利用的水庫。英房水庫主要由攔河大壩、輸水洞、開敞式溢洪道組成。水庫工程規(guī)模屬于小(1)型水庫。海城河流域?yàn)榕瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，春暖秋爽，夏熱東寒，春季偏旱，少雨多風(fēng)，蒸發(fā)量大;夏季多東南風(fēng)，氣候炎熱，濕潤多雨;四季冷暖干濕分明。多年平均降水量780.3 mm;多年平均蒸發(fā)量1 265 mm;多年平均氣溫8.4 ℃，氣溫由北向南遞增;最大凍土深度1.2 m。多年平均最大風(fēng)速20 m/s。

2 設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

2.1 設(shè)計暴雨

海城地區(qū)屬于南近渤海，為溫暖帶季風(fēng)氣候區(qū)，此次進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)計算時，采用無資料地區(qū)設(shè)計暴雨計算方法(遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算方法——遼寧省水文水資源勘測局1998年8 月編)，其計算結(jié)果見表1，英房水庫原計算結(jié)果見表2。

2.2 設(shè)計洪水

本流域洪水主要由暴雨產(chǎn)生，一次洪水過程大部分在1 d之內(nèi)，最長可達(dá)3 d，河道坡度較陡，屬于陡漲陡落的山溪河流。一次降水即形成一次洪峰，其洪水過程線多為單峰型。從以上各表可以看出，原設(shè)計與復(fù)核所分析的英房水庫設(shè)計洪水成果兩者基本一致。

表1 英房水庫設(shè)計面雨量計算表

表2 英房水庫原設(shè)計面雨量計算表

2.3 計算成果及成果分析

英房水庫設(shè)計洪水計算成果見表3。

表3 英房水庫典型頻率設(shè)計洪量計算表

兩頻率的原設(shè)計洪水過程線和本次復(fù)核的設(shè)計洪水過程線經(jīng)過對比，可以看出洪水總量兩者比較接近。

2.4 設(shè)計洪水復(fù)核結(jié)論

通過以上分析，本次復(fù)核的設(shè)計洪水與原設(shè)計洪水兩者在設(shè)計洪量的計算方法有所不同，經(jīng)對比，前者總體上略大于后者。建議采用本次復(fù)核的設(shè)計洪水結(jié)果。

3 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

3.1 基本資料

英房水庫實(shí)際的控制運(yùn)用條件為超過防洪限制水位114.5 m時為自由泄流。本次大壩安全評價中僅對洪水規(guī)模進(jìn)行復(fù)核，防洪限制水位仍采用114.5 m。英房水庫各頻率設(shè)計入庫洪水均采用本次安全評價中分析的成果。水庫水位～庫容曲線采用實(shí)際測量成果，成果詳見表4;溢洪道的水位～泄量關(guān)系曲線采用重新復(fù)核計算成果，成果詳見表5;水庫水位～庫容曲線見圖1，溢洪道的水位～泄量關(guān)系曲線見圖2。

圖1 水庫水位～庫容曲線圖

表4 英房水庫水位～庫容關(guān)系曲線表

表5 英房水庫溢洪道水位～泄流量關(guān)系曲線表

圖2 溢洪道的水位～泄量關(guān)系曲線圖

3.2 復(fù)核計算

英房水庫現(xiàn)狀工程規(guī)模為:工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4 級。水庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是50 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)是500 a一遇。現(xiàn)水庫實(shí)際的控制運(yùn)用條件是超過防洪限制水位114.5 m時為自由泄流。本次大壩安全評價中防洪限制水位仍采用114.5 m。輸水洞不參加調(diào)洪計算。水庫調(diào)洪計算采用簡易調(diào)洪方法，推求出各頻率洪水所對應(yīng)的庫容、最大泄量［1］。英房水庫洪水調(diào)節(jié)計算成果見表6。

表6 英房水庫典型頻率設(shè)計調(diào)洪演算成果

3.3 水庫規(guī)模復(fù)核結(jié)論

通過英房水庫本次復(fù)核計算表明:水庫在各設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)情況下，水庫的相應(yīng)防洪庫容、最高洪水位、最大下泄流量均較原設(shè)計值小，是能夠滿足防洪的要求。

4 溢洪道現(xiàn)狀

溢洪道在大壩的右側(cè)，為河岸開敝式，系在弱風(fēng)化巖石上開鑿而成，未作任何襯砌，巖石節(jié)理、裂縫甚多，溢洪較大時曾有局部沖刷，坍、塌現(xiàn)象。寬頂堰凈寬度21 m，堰頂高程114.5 m，下游未作消能設(shè)施。

泄量能力采用《溢洪道設(shè)計規(guī)范》SL253—2000的實(shí)用堰泄流公式計算:

式中:Q 為流量，m3/s;B 為溢流堰總凈寬，B =21 m;H0為計入行進(jìn)流速水頭的堰上總水頭，m，H0=H+v2/2g;g 為重力加速度，g=9.8 m/s2;c 為上游堰坡影響系數(shù)，上游堰面為鉛直時，c=1;σs為淹沒系數(shù);m 為流量系數(shù);ε 為閘墩側(cè)收縮系數(shù)。

經(jīng)計算，溢洪最大泄量為428 m3/s，從水位～泄量關(guān)系曲線查得，水位為120.31 m 時下泄流量為435 m3/s，二者比較結(jié)果相差不大，因此溢洪道泄量滿足要求。

5 壩頂高程復(fù)核

5.1 計算風(fēng)速的確定

英房水庫多年最大平均風(fēng)速達(dá)20 m/s，根據(jù)大壩洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核后的各種特征水位，按《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274—2001)的規(guī)定，復(fù)核壩頂高程。

5.2 壩頂高程復(fù)核

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274—2001)及水庫運(yùn)用方式，分別按以下兩種運(yùn)用情況計算，取其最大值:設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高;校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。

5.2.1 壩頂高程計算公式

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(fēng)壅水面高度，m;A 為安全加高，m。

5.2.2 波浪爬高R 計算

本次壩頂超高復(fù)核風(fēng)浪要素的計算采用莆田試驗(yàn)站公式。

5.2.2.1 平均波高h(yuǎn) 計算

式中:g 為重力加速度，g=9.81 m/s2;H 為水域平均水深;D 為由計算點(diǎn)逆風(fēng)向量到對岸的距離，m;W為設(shè)計洪水位取1.5 倍的多年平均年最大風(fēng)速，校核洪水位取多年平均年最大風(fēng)速。

5.2.2.2 平均波長λ 計算公式

式中:T 為平均波周期，按公式T=4.438 h0.5計算;H 為水域平均水深。

5.2.2.3 波浪爬高RP計算

式中:K△為斜坡的糙率滲透性系數(shù)，護(hù)面類型為砌石護(hù)坡，K△=0.8;KW為經(jīng)驗(yàn)系數(shù);m 為斜坡坡率，土壩m坡前波浪的平均波高，m;λ 為壩前波浪的波長，m;設(shè)計波浪爬高RP，按爬高分布進(jìn)行換算，該工程為4級建筑物，確定波高累積頻率P=1%。

5.2.2.4 風(fēng)壅水面高度e 計算公式

式中:K 為綜合摩阻系數(shù)，K=3.6×10－6;β 為風(fēng)向與水域中線的夾角，取β=0°;W 為水面上10 m處的風(fēng)速，m/s;D 為從計算點(diǎn)作水域中線(或壩軸中線)的平行線與對岸的交點(diǎn)到計算點(diǎn)的距離，m;H 為水域的平均水深，m;安全加高A。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(S274—2001)表5.3.1 取用:設(shè)計水位時，A =0.5 m，校核水位時，A=0.3 m。

經(jīng)計算，設(shè)計洪水位:d =119.58 m;校核洪水位:d=121.21 m。

大壩現(xiàn)狀壩頂高程為119.9 m，防浪墻頂高程為120.9 m，小于計算出的最大壩頂高程，即現(xiàn)狀壩頂高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

6 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核結(jié)論

結(jié)記:①英房水庫原大壩防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為500 a校核。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2000)規(guī)定，水庫工程規(guī)模屬于小(1)型水庫，水庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是50 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)是500 a一遇;②本次英房水庫大壩安全評價采用1998 年省水文局編輯《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算方法》對設(shè)計洪水復(fù)核，復(fù)核后設(shè)計洪水位為118.47 m，相應(yīng)庫容為486 萬m3;校核洪水位為120.31 m，相應(yīng)庫容為614 萬m3。均較原設(shè)計值低;③本次大壩安全評價計算壩頂高程高于現(xiàn)狀壩頂高程;④溢洪道最大泄量435.39 m3/s，滿足最大設(shè)計洪水時安全下泄。

綜上所述，英房水庫大壩防洪安全性分級為C 級。

［1］張云，侯鍇.鬧德海水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評價分析［J］.黑龍江水利科技，2009，37(03):134－136.