羅琳 嚴(yán)小龍

摘要：為探討兩庫連通水庫工程擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)確定的問題，深入分析了現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于提高建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用條件。結(jié)合重慶酉陽縣板溪水庫工程設(shè)計(jì)，分析了建筑物級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)提級(jí)對(duì)大壩設(shè)計(jì)方案的影響。計(jì)算結(jié)果表明：在分別提高建筑物級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均不同程度地增加壩頇高程和最大壩高，兩者在一定程度上提高了大壩安全性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。但綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，建議工程等別按兩庫總庫容相加確定，建筑物級(jí)別可提高，一般情況下洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。

關(guān)鍵詞：兩庫連通形成水庫工程;擋水建筑物級(jí)別;洪水標(biāo)準(zhǔn);板溪水庫;重慶

中圖法分類號(hào)：TV641

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.05.007

在某些地區(qū)，河流水系由流域面積小、來水量少的小河溝組成。單條河流受來水量制約，水資源開發(fā)利用難度大，難以發(fā)揮水資源承載能力對(duì)城市發(fā)展的支撐作用。水利設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中研究發(fā)現(xiàn)，按照“積少成多”的理念，多條河流作為整體來水量仍然是可觀的。因此，提出了選取兩條具備建設(shè)水庫條件的河流分別建設(shè)規(guī)模較小的水庫，再由連通隧洞連通，形成一座規(guī)模較大的水庫，通過聯(lián)合調(diào)度以增強(qiáng)水庫的調(diào)節(jié)能力和供水保證能力，這種設(shè)計(jì)思路稱為“兩庫連通形成水庫工程”。在水利工程設(shè)計(jì)中，上述思路逐步得到了推廣和應(yīng)用，如重慶酉陽縣板溪水庫由小井溪主庫和宋家溪副庫兩座?。?）型水庫連通而成，連通隧洞長(zhǎng)1.8km;重慶梁平縣左柏水庫由白灘河主庫及龍河副庫組成，連通隧洞長(zhǎng)1.0 km。

1 問題提出

兩庫連通形成水庫工程，要實(shí)現(xiàn)兩庫聯(lián)合調(diào)度、水量互通共用，要求兩庫具有相同的正常蓄水位、可逆向過流及適當(dāng)規(guī)模的連通隧洞，以保證充分利用兩庫的興利庫容。工程運(yùn)行時(shí)，水庫調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，發(fā)揮的供水效益大于兩個(gè)單庫供水效益之和。由工程調(diào)度方式可知，主庫和副庫聯(lián)合實(shí)現(xiàn)水量調(diào)節(jié)，兩者興利庫容緊密聯(lián)系、不可分割，主庫與副庫是一個(gè)有機(jī)整體。因此，可將兩個(gè)單庫庫容相加作為工程總庫容。如重慶酉陽縣板溪水庫工程兩庫總庫容1 128萬m3（主庫916萬m3，副庫212萬m3），工程規(guī)模確定為中型。但與單庫工程規(guī)模相比，工程等別提高了一級(jí)。

根據(jù)SL 252-2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[1]建筑物級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)的定義如下：水工建筑物級(jí)別是按水工建筑物所在工程的等別、作用和其重要性所劃分的級(jí)別;洪水標(biāo)準(zhǔn)是為維護(hù)水工建筑物自身安全所需要防御的洪水大?。ǚ譃樵O(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)）。針對(duì)兩庫連通形成水庫工程，按兩庫總庫容確定的工程等別確定的擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)，則是從增加工程安全冗度的角度考慮的，但由此可能引起的工程量和投資量增大。而從原則上分析，水庫標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)最好是通過安全與經(jīng)濟(jì)的全面分析，合理確定[2]。因此，如何合理確定兩庫連通形成水庫工程的擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)，是有必要探討的問題。

2 規(guī)范規(guī)定

為探討兩庫連通形成水庫工程擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)。查閱了GB50201-2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》[3]和SL 252-2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》。其中，規(guī)范對(duì)提高或降低建筑物級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)做出的相關(guān)規(guī)定，具體論述如下。

2.1

GB 50201-2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》

（1）關(guān)于建筑物級(jí)別提高或降低的條文。11.2.2條規(guī)定失事后損失巨大或影響十分嚴(yán)重的水利水電工程的2～5級(jí)主要永久性水工建筑物，經(jīng)過論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，可提高一級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)提高;失事后造成損失不大的水利水電工程的1～4級(jí)主要永久性水工建筑物，經(jīng)過論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，可降低一級(jí)。

11.2.3條規(guī)定水庫大壩的2級(jí)、3級(jí)永久性水工建筑物，壩高超過規(guī)定指標(biāo)時(shí)，其級(jí)別可提高一級(jí)，但防洪標(biāo)準(zhǔn)可不提高。

（2）關(guān)于洪水標(biāo)準(zhǔn)提高或降低的條文。11.2.2條和11.2.3條對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定做出了相關(guān)論述，具體內(nèi)容見上文。

11.2.4條規(guī)定當(dāng)永久性水工建筑物基礎(chǔ)的工程地質(zhì)條件特別復(fù)雜或采用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較少的新型結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)2-5級(jí)建筑物可提高一級(jí)設(shè)計(jì)，但防洪標(biāo)準(zhǔn)可不提高。

11.3.2條規(guī)定當(dāng)山區(qū)、丘陵區(qū)的水庫樞紐工程擋水建筑物的擋水高度低于15 m，且上下游最大水頭差小于10 m時(shí)，其防洪保準(zhǔn)宜按平原地區(qū)、濱海區(qū)的規(guī)定確定;當(dāng)平原區(qū)、濱海區(qū)的水庫樞紐工程擋水建筑物的擋水高度高于15 m，且上下游最大水頭差大于10 m時(shí)，其防洪標(biāo)準(zhǔn)宜按山區(qū)、丘陵區(qū)的規(guī)定確定。

11.3.3條規(guī)定土石壩一旦失事將對(duì)下游造成特別重大的災(zāi)害時(shí)，1級(jí)建筑物的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用可能最大洪水或10 000 a一遇。

11.3.4條規(guī)定土石壩一旦失事將對(duì)下游造成特別重大的災(zāi)害時(shí)，2-4級(jí)建筑物的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)可提高一級(jí)。

11.3.5條規(guī)定混凝土壩和漿砌石壩，洪水漫頂可能造成極其嚴(yán)重的損失時(shí)，1級(jí)擋水和泄水建筑物的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過專門論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)后，可采用可能最大洪水或10 000 a-遇。

11.3.6條規(guī)定低水頭或失事后損失不大的水庫工程的1-4級(jí)及擋水和泄水建筑物，經(jīng)專門論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)后，其校核洪水標(biāo)準(zhǔn)可降低一級(jí)。

2.2 SL 252-2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》

（1）關(guān)于建筑物提高或降低的條文。4.1.3條規(guī)定失事后損失巨大或影響十分嚴(yán)重的水利水電工程的2-5級(jí)主要永久性水工建筑物，經(jīng)論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，建筑物級(jí)別可提高一級(jí);水頭低、失事后造成損失不大的水利水電工程的1-4級(jí)主要永久性水工建筑物，經(jīng)論證并報(bào)主管部門批準(zhǔn)，建筑物級(jí)別可降低一級(jí)。

（2）關(guān)于洪水標(biāo)準(zhǔn)提高或降低的條文。5.2.4條規(guī)定對(duì)土石壩，如失事后對(duì)下游將造成特別重大災(zāi)害時(shí)，1級(jí)永久性水工建筑物的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)取可能最大洪水（PMF）或重現(xiàn)期10 000a -遇;2-4級(jí)永久性水工建筑物的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，可提高一級(jí)。

2.3 條文分析

從上述規(guī)范要求總體看來，當(dāng)建筑物級(jí)別提高時(shí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)不一定提高。其中，GB 50201-2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》11.2.2、11.3.3、11.3.4、11.3.5以及SL252-2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》5.2.4等條文均表明，當(dāng)建筑物失事后，對(duì)下游造成特別重大影響時(shí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)可提高一級(jí)，即確定洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮下游危害對(duì)于洪水標(biāo)準(zhǔn)的影響[4]。GB 50201-2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》11.3.2條中，洪水標(biāo)準(zhǔn)提出了山區(qū)、丘陵區(qū)套用平原區(qū)的界定條件，當(dāng)擋水建筑物的擋水高度小于15 m且上下游最大水頭差小于10 m時(shí)，山區(qū)、丘陵區(qū)工程失事后造成的影響相對(duì)較小，實(shí)際上是對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)提出了降級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[5];當(dāng)平原區(qū)、濱海區(qū)套用山區(qū)、丘陵區(qū)的界定條件時(shí)，則是由于平原區(qū)、濱海區(qū)工程失事后造成的影響可能較大，實(shí)際上是對(duì)洪水標(biāo)準(zhǔn)提出了提高標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合規(guī)范條文說明，建筑物級(jí)別是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要性提出的要求，建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)建筑物面臨洪水的風(fēng)險(xiǎn)及可能造成的嚴(yán)重?fù)p失提出的要求。兩者是辯證統(tǒng)一的關(guān)系，而不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本文所探討的兩庫連通水庫工程，與單庫工程相比，僅是通過改變調(diào)度方式，以達(dá)到最大可能發(fā)揮工程效益的目的，提高了工程所在地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展及江河治理開發(fā)總體布局中的地位和作用[6]。因此，按兩庫總庫容確定工程等別，再確定擋水建筑物級(jí)別是合適的。但是，由于兩個(gè)水庫分屬于兩條河流，在單獨(dú)運(yùn)行和連通運(yùn)行時(shí)，擋水建筑物所面臨的外部條件基本一致。主要區(qū)別在于，兩庫連通運(yùn)行遭遇洪水時(shí)，會(huì)通過連通隧洞互相影響洪水組成。其影響大小受連通隧洞過流能力決定，具備可控性和可預(yù)測(cè)性。在調(diào)洪計(jì)算時(shí)，兩庫分別疊加相應(yīng)的連通隧洞過流流量即可?？梢?，兩庫連通運(yùn)行并未在本質(zhì)上增加建筑物面臨洪水的風(fēng)險(xiǎn)。故筆者認(rèn)為，一般情況下，當(dāng)擋水建筑物下游無重大防洪因素時(shí)，兩庫連通水庫工程更適合建筑物級(jí)別可提高、洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高的情況。

3 規(guī)范應(yīng)用

由上述規(guī)范條文可知，目前水利行業(yè)規(guī)范尚未明確規(guī)定兩庫連通水庫工程設(shè)計(jì)中擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中按提級(jí)或不提級(jí)設(shè)計(jì)的情況均有。本文以實(shí)際工程設(shè)計(jì)為例，并結(jié)合類似工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，按照下述4種情況，分析建筑物級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)變化對(duì)大壩設(shè)計(jì)方案的影響：

（1）擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)均不提高;

（2）擋水建筑物級(jí)別提高、洪水標(biāo)準(zhǔn)不提高;

（3）擋水建筑物級(jí)別提高、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)提高、設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)不提高;

（4）擋水建筑物級(jí)別提高、校核洪水及設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)均提高。

以重慶酉陽縣板溪水庫工程為例，該工程是一座集城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉及農(nóng)村人畜飲水等綜合利用的水利工程。水庫由小井溪主庫和宋家溪副庫連通而成，主壩、副壩分別座落于氽河一級(jí)支流小井溪和宋家溪上，連通隧洞長(zhǎng)1.8 km。由于主壩、副壩下游均無重要防護(hù)對(duì)象及制約因素，故工程無防洪任務(wù)。經(jīng)可行性研究報(bào)告論證，推薦主壩、副壩均采用混凝土面板堆石壩，水庫正常蓄水位為926.8 m。

按上述4種不同工況分析，大壩設(shè)計(jì)特性參數(shù)見表1。從表1可以看出，按單庫庫容確定的建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)，大壩壩頂高程及最大壩高最低;當(dāng)提高擋水建筑物級(jí)別、不提高洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于最大波浪爬高及安全加高隨建筑物級(jí)別的提高而增大，相應(yīng)的壩頂高程、最大壩高也會(huì)增加;當(dāng)進(jìn)一步提高校核洪水標(biāo)準(zhǔn)、但不提高設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主壩壩頂高程沒有增加（受設(shè)計(jì)洪水位高程控制）、副壩壩頂高程進(jìn)一步增加;進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，主壩壩頂高程、最大壩高相應(yīng)增加，副壩壩頂高程、最大壩高不變。由此可見，在分別提高建筑物級(jí)別（不含5級(jí)提到4級(jí)）、洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均不同程度增加了壩頂高程和最大壩高，在一定程度上均提高了大壩安全性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。但是，隨著壩頂高程的增加，工程量增加，工程造價(jià)也會(huì)提高，工程經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比有所降低。

無防浪墻壩頂高程計(jì)算公式如下，其中建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)是確定壩頂高程的關(guān)鍵因素。

本文所舉實(shí)例為兩個(gè)小（1）型水庫連通形成中型水庫工程，若由兩個(gè)中型水庫連通形成大型水庫時(shí)，工程建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)提高后的安全冗度將進(jìn)一步增大，經(jīng)濟(jì)性將進(jìn)一步降低。

綜上所述，提高建筑物級(jí)別在一定程度上已經(jīng)提高了大壩設(shè)計(jì)的安全冗度，再提高洪水標(biāo)準(zhǔn)則是進(jìn)一步增加了安全性。因此，從安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，建議兩庫連通水庫的工程等別按兩庫總庫容相加確定，建筑物級(jí)別可提高，一般情況下洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。

4 結(jié)論

本文分析了現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，討論了提高建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用條件，并應(yīng)用到重慶酉陽縣板溪水庫工程設(shè)計(jì)中，探討了兩庫連通水庫工程擋水建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定問題，總結(jié)如下。

（1）由現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定分析可知，在水利工程設(shè)計(jì)中，當(dāng)建筑物級(jí)別提高時(shí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)不一定提高。

（2）提高洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)下游的危害影響程度，即對(duì)下游造成特別重大影響時(shí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)可提高一級(jí)。

（3）針對(duì)兩庫連通水庫工程的運(yùn)行方式和工程總布置方案特點(diǎn)，從安全性和經(jīng)濟(jì)性分析，建議工程等別按兩庫總庫容相加確定，建筑物級(jí)別可提高，一般情況下洪水標(biāo)準(zhǔn)可不提高。

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作者簡(jiǎn)介：羅琳，女，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。E-mail：4374162lO@qq.com