李 政，時 靜，曹岳陽

（濟南市水利工程服務中心，山東 濟南 250099）

臥虎山水庫位于濟南市南部山區(qū)，在錦繡川、錦陽川、錦云川三川匯流的玉符河河口，屬黃河水系，于1958 年9 月2 日開工，至1960 年7 月20 日竣工，建庫之初總庫容只能達到0.67 億m3，后經(jīng)多次擴容續(xù)建，總庫容為1.203 億m3。2022 年3 月，臥虎山水庫服務處為有效防御洪水災害，提高水庫防御洪水能力，錨定“人員不傷亡、水庫不垮壩、重要堤防不絕口、重要基礎設施不受沖擊”的目標，對水庫溢洪道泄洪能力進行重新復核，以便對過流能力達不到原設計要求的溢洪道，及時清除泄洪障礙，采取工程措施和非工程措施，恢復行洪能力或修訂報批水庫汛期調(diào)度運用計劃和防御洪水方案，確保水庫安全度汛。

1 溢洪道斷面復核計算

1.1 溢洪閘泄流能力復核

臥虎山水庫現(xiàn)狀溢洪道堰型采用的是低實用堰，實測閘底板高程118.32 m，溢洪道共5 孔，每孔凈寬13 m。溢洪閘泄流能力計算采用《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）附錄A.2.1 的開敞式溢流堰公式計算。

公式如下：

式中：Q為流量，m3/s；B 為總凈寬，65 m；H0為計入流速水頭的堰上總水頭，m；m 為流量系數(shù)，由《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）附錄表A.2.1-1 查得；ε 為閘墩側(cè)收縮系數(shù)；σ 為淹沒系數(shù)，由《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）附錄圖A.2.1-3 查得。

由計算可知，當水位為127 m、128 m、129 m、130 m 時，現(xiàn)狀復核泄量Q 分別為1 787.42 m3/s、2 290.84 m3/s、2 831.43 m3/s、3 424.70 m3/s。對比除險加固設計值Q 分別為1 762.14 m3/s、2 269.50 m3/s、2 807.96 m3/s、3 379.30 m3/s，復核泄量略高于除險加固設計泄量，且差距較小，因此，溢洪閘泄流能力滿足水庫運用要求。

1.2 閘頂高程及檢修橋、交通橋凈空復核

根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）規(guī)定，閘墩頂高程在宣泄校核洪水位時不應低于校核洪水位加安全超高；在擋水時不應低于設計洪水位或正常蓄水位加波浪計算高度和安全超高值。2 級建筑物擋水時安全超高下限值為0.5 m，泄水時安全超高下限值為0.4 m。

溢洪閘閘上校核洪水位（137.61 m）+安全超高（0.4 m）為138.01 m。溢洪閘閘上設計洪水位（135.85 m）+安全超高（0.5 m）為136.35 m。溢洪閘閘上正常蓄水位（130.50 m）+波浪計算高度（2.05 m）+安全超高（0.5 m）為133.05 m。

由以上計算可知，閘墩頂高程不應低于138.01 m?，F(xiàn)狀閘墩頂高程139.50 m 滿足要求。檢修橋、交通橋底高程與閘墩頂高程一致，為139.50 m，橋下凈空1.89 m，滿足《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2015）橋下最小凈空0.5 m的要求。

1.3 溢洪道斷面內(nèi)的違章建筑及違法活動情況

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況可知，臥虎山水庫溢洪道現(xiàn)狀良好，溢洪道內(nèi)不存在任何違章建筑，不存在侵占、堵塞溢洪道斷面等情況，不存在設置攔魚網(wǎng)、攔魚樁等違法活動。

1.4 溢洪閘泄流復核結(jié)論

根據(jù)臥虎山水庫主要技術特性指標表可知，水庫設計標準100 年一遇設計洪水情況下，水庫最高洪水位為135.85 m，下泄流量為1 300 m3/s（控泄），現(xiàn)狀敞泄流量為7 096.85 m3/s；校核標準5 000 年一遇情況下，水庫最高洪水位為137.61 m，下泄流量7 212 m3/s，現(xiàn)狀敞泄流量為8 241.34 m3/s。從復核計算結(jié)果可以看出，現(xiàn)狀溢洪道泄流能力滿足水庫運用要求。

2 泄槽邊墻頂高程復核

2.1 陡坡判別

1）現(xiàn)狀底坡。溢洪道現(xiàn)狀縱坡i=0.011。

2）臨界底坡。臨界底坡公式如下：

式中：Ck為臨界水深的謝才系數(shù)，Ck=Rk1/6/n；Ak為臨界水深的過水面積，Ak=b·hk；Rk為臨界水深的水力半徑，Rk=Ak/（b+2hk）；b 為泄槽段底寬，m；hk為臨界水深；hk=（1.05·q2/g）1/3，m；q 為單寬流量，m3/（s·m）；n 為糙率，取0.014。

經(jīng)計算，當P=2%時，ik=0.001 50；當P=1%時，ik=0.001 39；當P=0.02%時，ik=0.001 16。

溢洪道現(xiàn)狀縱坡i=0.011，大于溢洪道臨界底坡，屬于陡坡。

2.2 水面線推求

溢洪道水面曲線計算根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）附錄A.3.1 推薦方法即利用能量方程分段求和法計算，公式如下：

式中：Δl1-2為分段長度，m；h1，h2為分段始、末斷面水深，m；v1、v2分別為分段始、末斷面平均流速，m/s；?1、?2為流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；i 為出水渠底坡；J 為分段內(nèi)平均摩阻坡降。

1）在設計洪水標準100 年一遇情況下，水庫最高洪水位為135.85 m，下泄流量為1 300 m3/s，采用百圖水利土石方軟件，計算出起始斷面臨界水深hk=3.12 m。

2）在校核洪水標準5 000 年一遇情況下，水庫最高洪水位為137.61 m，下泄流量7 212 m3/s，采用百圖水利土石方軟件，計算出起始斷面臨界水深hk=9.76 m。

3 溢洪道消能復核

根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018），水庫溢洪道消能防沖洪水標準為：50 年一遇洪水設計，水庫下泄流量為800 m3/s 情況下，采用百圖水利土石方軟件，計算出起始計算斷面臨界水深hk=2.25 m，起始計算斷面相關計算參數(shù)及結(jié)果列于表1。

表1 50 年一遇洪水標準的起始計算斷面相關計算參數(shù)及結(jié)果表

消能計算公式采用《溢洪道設計規(guī)范》（SL 253-2018）中有關公式，挑距計算公式：

式中：L 為自挑坎末端算起至挑流水舌外緣與下游水面交點的水平距離，m；V1為挑坎坎頂水面流速，取16.19 m/s；α 為挑流水舌水面出射角，近似可取用挑坎挑角，取35°；h1為坎頂末端法向水深，取0.67 m；h2為坎頂至下游水面高差，取2.57 m；g 為重力加速度，m/s2。

由以上計算知，洪水頻率P=2%，流量800 m3/s，q=10.33 m3/s，挑距L=29.85 m，沖坑深度5.88 m，沖坑深最大上游坡度5.07°，沖坑底高程99.87 m，沖坑不影響挑坎基礎穩(wěn)定及相鄰建筑物安全，溢洪道消能防沖設施滿足要求。

4 下游河道連接段復核

4.1 下游河道連接段現(xiàn)狀

臥虎山水庫下游河道玉符河，連接段河道長717 m，寬度70.49~125.20 m，河道內(nèi)現(xiàn)狀良好，無行洪障礙物，無阻水情況。

4.2 下游河道連接段泄洪能力復核

玉符河采用50 年一遇設計洪水標準，河道流量800 m3/s。水面線計算采用明渠恒定非均勻漸變流的水面曲線計算原理，公式為：

式中：Z1、Z2分別為下斷面和上斷面的水位高程；hf和hj分別為下斷面和上斷面之間的沿程水頭損失和局部水頭損失。

下游河道（玉符河）連接段兩岸超高采用《濟南市玉符河綜合治理工程可行性研究報告》（已批復）的計算成果，取0.8 m。

經(jīng)復核可知，下游河道（玉符河）連接段兩岸現(xiàn)狀高程高于核算的岸頂高程，50 年一遇洪水標準下，洪水不會漫出河道兩岸，下游河道連接段滿足泄洪要求。

5 回水情況

臥虎山水庫下游河道為玉符河，河道走向為西北方向，根據(jù)下游河道連接段水面線及兩岸高度復核成果可知，下游河道（玉符河）連接段兩岸現(xiàn)狀高程高于洪水水位，洪水不會漫出河道兩岸，因此，回水不會沖刷壩腳。

6 結(jié) 論

1）現(xiàn)狀溢洪道（含出水渠）的實際斷面、坡度等均滿足設計要求，溢洪道消能防沖設施滿足50年一遇洪水設計標準。

2）溢洪道內(nèi)不存在任何違章建筑，不存在侵占、堵塞溢洪道斷面等情況，不存在設置攔魚網(wǎng)、攔魚樁等違法活動。

3）現(xiàn)狀溢洪道實際過流能力滿足原設計要求，下游河道（玉符河）連接段不影響泄洪。

4）溢洪道邊墻（岸坡）頂高程滿足設計要求。

5）溢洪閘泄流能力復核、泄槽邊墻頂高程復核、溢洪道消能復核、下游河道連接段復核均滿足要求。

參考文獻

[1]邱勇，陳敬江，李濤，等.溢洪道不同堰高過流能力試驗對比分析[J].水利科技與經(jīng)濟，2015，21（5）：5-7，20.

[2]馬欣，邱勇，尹韜，等.峽谷型水庫溢洪道V 型迷宮堰過流能力分析[J].人民珠江，2018，39（10）：70-73.

[3]黃華.水庫溢洪道過流能力分析[J].黑龍江科技信息，2020（9）：7-8.