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(江西省水利水電建設(shè)集團有限公司，江西 南昌 330200)

水庫防洪能力是水庫大壩的一個重要功能，在水庫使用中，受到淤積等影響導(dǎo)致水庫防洪能力將發(fā)生變化，因此，針對水庫防洪能力進行復(fù)核分析是十分必要的，可為水庫除險加固可行性提供參考[1-3]。

1 基本概況

1.1 流域概況

石峽山水庫位于龍南縣龍南鎮(zhèn)會龍村，坐落于桃江水系濂江一級支流東坑河下游，距縣城7km。壩址控制流域面積62.2m2，主河長18.9km，河道加權(quán)平均坡降8.46‰。

東坑河發(fā)源于龍南縣里仁鎮(zhèn)與信豐交界處南嶺山脈的三公石，河流自東向西南流經(jīng)圳背、張古段、太坪、河子唇后流入石峽山水庫，在馬牯塘村匯入濂江。東坑河流域面積70.4km2，主河長21.6km，河道加權(quán)平均坡降8.75‰。流域呈扇形，區(qū)內(nèi)多為中低山，山巒重疊，大部分為林木，少部分為茅草山及油茶山，植被較好。

1.2 水庫流域特征參數(shù)

2015年石峽山水庫除險加固初步設(shè)計階段，根據(jù)2007年版1/10000比例地形圖對水庫流域面積、河床、河道加權(quán)平均坡降等特征參數(shù)進行了量算復(fù)核，量算成果經(jīng)與1999年水庫續(xù)建采用的成果綜合比選確定，經(jīng)本次復(fù)核，選用的成果較為合理，故本次安全評價沿用2015年水庫除險加固采用的水庫流域特征參數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 水庫流域特征參數(shù)比較表

1.3 水庫庫容曲線

1972年9月贛州地區(qū)水利電力勘測設(shè)計隊編制了《石峽山水庫工程初步設(shè)計書》。1999年7月龍南縣水利水電勘測設(shè)計隊和贛州市水利電力勘測設(shè)計研究院在原初步設(shè)計書基礎(chǔ)上編制了《江西省龍南縣石峽山水庫工程初步設(shè)計報告》，庫容曲線是根據(jù)1971年8月測繪的1/5000地形圖量算。2015年水庫除險加固初設(shè)根據(jù)2007年版1/10000航測地形圖進行復(fù)核，并對水位庫容進行了修正確定。

石峽山水庫2015年加固設(shè)計采用黃海高程系統(tǒng)，本次水庫安全評價仍采用黃海高程系統(tǒng)。因本次安全評價未對庫區(qū)地形進行完整測量，通過1/10000航測圖簡易復(fù)核與2015年除險加固設(shè)計水位—面積—庫容曲線成果基本一致，故本次安全評價仍采用2015年加固設(shè)計選定的石峽山水庫庫容曲線成果，詳見表2。

表2 石峽山水庫水位—庫容曲線表

2 設(shè)計洪水

2.1 設(shè)計洪水計算方法

東坑河屬于山區(qū)性小河流，全流域面積為70.4km2。石峽山水庫壩址以上流域面積62.2km2，流域內(nèi)及上、下游無實測流量資料，不能滿足推流要求。石峽山水庫1999年初步設(shè)計階段壩址設(shè)計洪水采用水文比擬法計算，以杜頭水文站洪峰流量按面積比0.64次方轉(zhuǎn)換，通過流量途徑頻率法確定。對于實測流量資料缺失的小流域，一般宜采用暴雨途徑推求設(shè)計洪水。因東坑河流域內(nèi)無水文測站，僅附近流域的杜頭水文站有1958—2012年共計55年的實測長系列洪水資料可供利用。根據(jù)2015年水庫除險加固初步設(shè)計報告計算結(jié)果：采用流量法推求洪水成果比暴雨途徑200年一遇小39%，30年一遇小67.8%，相差較大。主要原因分析為杜頭站流域面積與本流域相差近7倍，且兩流域形狀系數(shù)和河道坡降相差較大，采用流量頻率法洪水成果不合理。采用暴雨途徑計算的洪水成果與1972年初設(shè)洪水成果比較，200年一遇洪峰流量偏大9.7%，20年一遇洪峰流量偏大7.5%，相差較小。故2015年除險加固采用暴雨途徑推求的設(shè)計洪水成果。綜上分析，本次復(fù)核采用暴雨途徑推求壩址設(shè)計洪水。

工程壩址控制斷面以上流域面積為62.2km2，因此，采用瞬時單位線法推求設(shè)計洪水。

2.2 壩址設(shè)計洪水

流域特征參數(shù)F=62.2km2，L=18.9km，J=8.46‰。根據(jù)《江西省暴雨洪水查算手冊》推薦的以3h為時段的暴雨雨型進行暴雨時程分配。

瞬時單位線法凈雨時段以3h控制，按手冊推薦以3h為時段的暴雨雨型進行暴雨時程分配計算。計算設(shè)計24h凈雨過程再推求出各設(shè)計頻率設(shè)計洪水。經(jīng)計算，石峽山水庫設(shè)計洪水成果見表3，洪水過程線見表4和圖1。

圖1 石峽山水庫設(shè)計洪水過程線

表3 石峽山水庫壩址設(shè)計洪水成果表

表4 鄰近工程設(shè)計暴雨與設(shè)計洪水計算成果對照表

本工程與鄰近工程設(shè)計暴雨統(tǒng)計參數(shù)及設(shè)計洪水成果對比見表4。從表中可見，本次復(fù)核推求的設(shè)計暴雨統(tǒng)計參數(shù)洪峰、洪量模數(shù)適中，故可認(rèn)為本次推求的壩址設(shè)計洪水成果基本上是合理的[4-5]。

3 洪水調(diào)節(jié)

3.1 泄流建筑物

現(xiàn)狀大壩為漿砌石雙曲拱壩，壩頂高程為262.30m，壩頂寬3m，壩頂弧長65m。溢流壩位于大壩中部，溢流堰為WES堰，堰頂高程257.00m，溢流前緣寬度為30m，泄流凈寬28m。溢流堰邊墻及底板均采用鋼筋砼襯砌加固，末端設(shè)有連續(xù)式挑流鼻坎。

結(jié)合2015年除險加固計算方法，溢洪道泄流按實用堰堰流公式計算，本次復(fù)核的水位—泄流量曲線如圖2所示，經(jīng)與原除險加固初步設(shè)計泄流曲線比較相對較小，分析主要原因是流量系數(shù)選取的不同，故從偏安全性考慮洪水調(diào)節(jié)采用本次復(fù)核的泄流曲線成果。

圖2 石峽山水庫溢流壩泄流曲線圖

3.2 水庫洪水調(diào)節(jié)

石峽山水庫現(xiàn)狀正常蓄水位為257.00m，與2015年除險加固一致。洪水調(diào)節(jié)計算時，不考慮放空孔泄流，僅采用溢流壩泄洪。當(dāng)庫水位高于257.00m時，溢流壩開始泄洪。調(diào)洪演算采用瞬態(tài)法，調(diào)洪成果見表5。

表5 石峽山水庫調(diào)洪成果表(本次復(fù)核)

將本次安全評價復(fù)核調(diào)洪成果與2015年加固設(shè)計時調(diào)洪成果進行對比，詳見表6。

表6 石峽山水庫調(diào)洪演算成果對比表

根據(jù)表6，本次推算的水庫調(diào)洪水位略小于2015年加固設(shè)計成果，經(jīng)綜合分析主要為本次推算的洪峰流量略小于原加固設(shè)計成果，故本次復(fù)核仍采用2015年加固設(shè)計時的調(diào)洪演算成果，石峽山水庫設(shè)計洪水位為260.58m(P=3.33%)，相應(yīng)庫容92萬m3，最大下泄流量433m3/s；校核洪水位261.58m(P=0.5%)，相應(yīng)庫容110萬m3，最大下泄流量592m3/s。

4 水庫防洪能力復(fù)核

4.1 大壩抗洪能力復(fù)核

根據(jù)SL 25—2006《砌石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定分別計算不同運用情況的壩頂超高。壩頂超高按下式計算：

Δh=hb+hz+hc

(1)

式中，hb—波浪高，m；hz—波浪中心線至水庫靜水位高度，m；hc—安全超高，m。

計算按設(shè)計和校核兩種情況進行，計算結(jié)果見表7。

表7 大壩壩頂高程計算成果表 單位：m

本次復(fù)核計算成果對比2015年除險加固成果基本一致，計算所需最大壩頂高程262.30m，現(xiàn)狀大壩非溢流壩段壩頂高程262.30m，能滿足規(guī)范要求的抗洪高度[6]。根據(jù)最近一次除險加固設(shè)計資料，大壩非溢流壩段加高采用C20混凝土并與原上游面混凝土防滲面板形成了有機的整體，故大壩上游防滲面板頂高程取非溢流壩段壩頂高程262.30m大于校核水位261.58m，滿足規(guī)范要求。

4.2 泄洪安全性復(fù)核

石峽山水庫泄水建筑物為開敞式溢流壩，采用挑流消能。經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀溢流壩能安全下泄最大流量。溢流堰兩側(cè)邊墻在2015年除險加固中已加高滿足泄洪要求，現(xiàn)場檢查溢流堰堰體、兩側(cè)邊墻混凝土結(jié)構(gòu)外觀完好，未發(fā)現(xiàn)明顯破損、裂縫現(xiàn)象。結(jié)合2015年除險加固初設(shè)，經(jīng)復(fù)核，挑流消能挑距較遠(yuǎn)、沖坑遠(yuǎn)離壩腳，現(xiàn)場檢查沖坑巖體較完整，根據(jù)調(diào)查反饋情況沖坑規(guī)模自水庫建成以來較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯擴大、加深現(xiàn)象；針對溢流壩宣泄小流量洪水對壩腳、下游壩面沖刷隱患，2015年除險加固已對大壩下游壩腳設(shè)置有護腳混凝土防護，現(xiàn)場檢查混凝土結(jié)構(gòu)外觀完好，未發(fā)現(xiàn)明顯破損、裂縫現(xiàn)象。

5 結(jié)語

(1)本次復(fù)核的水庫設(shè)計洪水成果與2015年加固設(shè)計相比稍低，從資料的一致性考慮，本次設(shè)計洪水成果仍采用原設(shè)計洪水成果。調(diào)洪演算復(fù)核計算的特征水位稍低于原設(shè)計成果，基于資料一致性及偏安全考慮，仍采用2015年加固設(shè)計成果，即30年一遇設(shè)計洪水位260.58m，200年一遇設(shè)計洪水位261.58m。

(2)經(jīng)復(fù)核，現(xiàn)狀溢流壩泄流能力能夠滿足安全泄洪要求。石峽山水庫防洪調(diào)度采用溢流壩自由泄洪，滿足大壩安全運行要求。水庫大壩壩頂高程滿足規(guī)范要求；大壩防滲體頂高程滿足規(guī)范要求。

(3)水庫大壩防洪能力復(fù)合參數(shù)來自水文站的一段時間序列，在常規(guī)狀態(tài)下，大壩運行安全。但為避免突發(fā)險情的發(fā)生，應(yīng)加強日常監(jiān)測預(yù)警機制，避免突發(fā)險情的發(fā)生。