徐成漢

（長江工程職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430212）

0 引言

富水水庫位于湖北省通山縣、 陽新縣境內，是一座以防洪、發(fā)電為主，兼有灌溉、養(yǎng)殖、圍墾、滅螺、航運等綜合效益的大（1）型水庫。 該工程由湖北省水利水電勘測設計院勘測、設計，湖北省水利工程二團承建，工程從1958 年8 月動工興建，1966 年3 月竣工。 由于該水庫屬于“三邊”工程（邊設計、邊施工、邊修改工程），一些工程措施未能全部落實，建成后又經歷幾次擴建和加固， 水庫運行60 多年來，出現問題較多，存在諸多安全隱患。

根據水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評價導則》的要求［1］，受湖北省富水水庫管理局的委托，項目組收集、整理了工程原勘測、設計、科研、施工、除險加固及以往安全鑒定等資料［2－4］，通過對原設計資料及水庫現狀的分析、研究，并按照現行規(guī)程、規(guī)范，完成了該水庫的安全鑒定工作，以期為富水水庫的除險加固工程提供理論依據［5－7］。本文主要探討富水水庫的防洪標準和設計洪水復核、調洪計算、大壩抗洪能力復核等問題。

1 工程概況

富水水庫位于富水中游，壩址建于通山、陽新兩縣交界的陽辛鎮(zhèn)。 大壩以上承雨面積為2 450 km2，水庫總庫容為16.65 億m3，其中，興利庫容為5.48 億m3， 調洪庫容為8.08 億m3， 死庫容4.21 億m3；正常蓄水位為57.00 m，設計洪水位為62.10 m，校核洪水位為64.28 m，死水位為48.00 m。大壩壩頂高程為65.5 m，防浪墻頂高程為66.7 m，最大壩高為45.5 m，壩頂長為941.6 m，壩頂寬為6.5 m。 大壩按一級建筑物設計，設計洪水標準為千年一遇，校核洪水標準為萬年一遇。

該工程于1958 年8 月動工興建，1960 年1 月大壩合龍，1964 年3 月大壩壩體填筑基本完成，1966 年竣工蓄水。 水庫樞紐由大壩、溢洪道、發(fā)電引水管、電站和過壩滑道組成。 大壩在28.00 m 高程以下為均質壩，28.00 m 高程以上為黏土心墻壩， 心墻上游壩殼料為沙質黏土， 心墻下游壩殼料為溢洪道開挖的頁巖。溢洪道為開敞式寬項堰，位于大壩右岸山坡上， 邊墩與右壩段相連， 設有8 個12 m×9.3 m（寬×高）的弧形閘門，閘底高程為50.20 m，閘頂高程為59.50 m，最大泄洪能力為7 950 m3／s。

2 防洪標準及設計洪水復核

2.1 防洪標準復核

依據現行的《防洪標準》和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》， 富水水庫防洪安全評估標準為：大壩設計洪水標準為千年一遇， 校核洪水標準為萬年一遇。

2.2 設計洪水復核

2.2.1 基本資料

富水水庫上游水文站有廈鋪站、通山站、橫石站、洪港站、富水站，其中，通山站、橫石站、洪港站為富水水庫管理局設立的入庫水文站。 富水站為出庫水文站， 在富水水庫大壩未合龍前， 稱陽辛（一）站，資料系列為1952～1959 年；水庫建成后，陽辛（一）站遷至下游2 500 m 處，稱陽辛（二）站，資料系列為1960～2020 年。 上述水文站均為正規(guī)站網，測驗符合規(guī)范，結果精度高，能基本滿足本次水庫安全評估對水文計算的要求。 各水文站基本情況如表1 所示。

表1 富水水庫以上水文站一覽表Tab.1 Hydrological stations above Fushui reservoir

2.2.2 設計洪水成果

根據收集的洪峰流量系列及1 d 洪水總量、3 d洪水總量系列和特大洪水資料，分析、計算富水水庫設計洪水的頻率，推求設計洪水。計算時，洪峰流量、24 h 洪水總量、24 h 洪水總量相應的變差系數Cv分別為0.62、0.59、0.57，偏態(tài)系數Cs＝3.0 Cv。 設計洪水結果如表2 所示。由表2 可知，富水水庫洪峰流量均值為3 023 m3／s， 千年一遇設計洪峰流量為13 700 m3／s，萬年一遇設計洪峰流量為17 800 m3／s。

同樣，選擇峰高量大、主峰在后的1994 年洪水作為典型洪水，對典型洪水的洪峰流量（5 070 m3／s）和1 d 洪水總量（2.29×108m3）、3 d 洪水總量（3.18×108m3）進行同頻率放大，使放大后的洪峰、1 d 洪水總量、3 d 洪水總量分別等于設計洪峰和設計洪量，所得設計洪水過程線如圖1 所示。

表2 設計洪水計算成果表Tab.2 Calculation results of design flood

圖1 富水水庫設計洪水過程線Fig.1 Design flood hygrograph of Fushui reservoir

3 調洪計算

3.1 洪水調節(jié)原則及方式

根據《湖北省大型水庫調試規(guī)程》，在設計或保壩條件下，當遭遇二十年一遇以下洪水（6 910 m3／s）時，庫水位不超過防洪高水位58.6 m，控制泄流量為1 300 m3／s；當遭遇二十年一遇以上洪水時，若水庫水位在58.6 m 以下，控制下泄流量為2 000 m3／s；一旦水庫水位超過58.6 m，下游防洪必須服從大壩安全，自由泄流，此時任由水庫水位上升，直至最高水位。

3.2 洪水調節(jié)計算成果

根據水庫洪水調節(jié)原則和方式、水庫容積、泄流曲線，分別對千年一遇洪水、萬年一遇洪水及保壩洪水進行調節(jié)計算，結果如表3 所示。

從表3 可以看出， 當富水水庫遭遇千年一遇的設計洪水時，經過水庫的調蓄，最大泄流量由13 700 m3／s 調整為5 950 m3／s，相應庫水位為61.82 m。 當富水水庫遭遇萬年一遇的設計洪水， 經過水庫的調蓄，最大泄量由17 800 m3／s 調整為7 120 m3／s，相應庫水位為63.31m。

表3 調洪計算成果表Tab.3 Calculation results of flood regulation

4 大壩抗洪能力復核

4.1 壩頂高程計算

根據現行《碾壓式土石壩設計規(guī)范》，壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和。 壩頂超高等于最大波浪爬高、最大風壅水面高度和安全加高之和。所以，確定壩頂高程時，應分別按設計洪水位＋正常運用條件、正常蓄水位＋正常運用條件、校核洪水位＋非常運用條件、 正常高水位＋非常運用條件4 種情況進行計算，并取最大值。 經計算，在設計洪水位＋正常運用條件下，所需壩頂高程＝65.10 m；在正常蓄水位＋正常運用條件下， 所需壩頂高程＝59.42 m；在校核洪水位＋非常運用條件下，所需壩頂高程＝65.78 m；在正常高水位＋非常運用條件下，遇地震時，所需壩頂高程＝60.98 m。

4.2 復核結果

由以上計算結果可知， 所需壩頂最大高程為65.78 m，壩頂實際高程為65.5 m，防浪墻頂高程為66.7 m， 所以富水水庫大壩的抗洪能力滿足規(guī)范設計要求。

5 結語

富水水庫為一等工程， 大壩等主要建筑物為1級建筑物。本次富水水庫防洪能力復核根據現行《防洪標準》及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（山區(qū)、丘陵區(qū)部分）的有關規(guī)定，采用的設計洪水標準為千年一遇，相應設計洪水位61.82 m；校核洪水標準為萬年一遇，相應校核洪水位63.31 m。 水文系列延長后，原設計洪水成果不需要調整。 經綜合分析，富水水庫防洪能力復核結論如下：（1）水庫泄洪建筑物的泄洪能力滿足安全泄洪的要求， 但須盡快完善泄洪設施。（2）水庫洪水調度運用方式符合水庫的特點，滿足大壩安全運行的要求，不需進行修訂。（3）大壩現狀壩頂高程或防浪墻高程以及防滲體頂高程均滿足規(guī)范要求。