水库除险加固工程设计洪水分析研究

水库除险加固工程设计洪水分析研究

姚强

普洱市景东彝族自治县花山镇农业服务中心（水务站）

摘要：为保障水库的安全运行，对病险水库实施除险加固一直是防洪工作的重点。在病险水库安全鉴定和除险加固设计中，设计洪水复核是首先要解决的问题，直接影响到工程的安全、投资及效益，是水库除险加固设计中最重要的环节之一。本文分析了水库除险加固工程设计洪水相关内容。

关键词：水库除险加固；工程设计；洪水

前在病险水库安全鉴定和除险加固设计中，设计洪水复核是关键基础环节，直接影响工程的安全、投资及效益。考虑建库后的上游地区人类活动的影响和大坝工程现状，开展设计洪水的复核分析计算，为水库调洪计算和大坝工程抗洪能力评价提供基础依据。

一、工程概况

花山镇豆地青水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼和供水等综合利用的小（二）型水库，水库控制流域面积42km2。原水库总库容218万m3，正常库容216万m3，防洪库容为33万m3，淤积年限30年。水库主要由拦河坝、输水函管、左岸开敞式明渠溢洪道组成。工程病险隐患一旦引发水库失事，势必造成下游人民群众的重大伤亡，使下游人民财产、城镇设施、重要交通设施及大片农田遭到严重破坏，给国民经济和社会带来不可估量的损失。

二、暴雨洪水特性分析

水库地区属于季风气候区域中，水汽主要来自东南方太平洋上空高温多湿的气流中，季风的强弱对降水量大小影响很大，本地区暴雨比较集中，大部分发生在东南季风势力最强的7～8月，两月降水量可占全年降水量的51%，暴雨一般持续1～2d，其中大部分在1d内，最长可达3d。本流域洪水主要由暴雨产生，一次洪水过程大部分在1天之内，最长可达3d，河道坡度较陡，属于陡涨陡落的山溪性河流。一次降雨即形成一次洪峰，其洪水过程线多为单峰型。

三、水库除险加固工程设计洪水分析

1.搜集、整理和复核基本资料。基本资料是工程水文分析计算与复核的最基础依据，根据《水利水电工程设计洪水计算规范》的要求和设计洪水计算的需要，广泛收集和整理流域自然地理、河道特征、暴雨、洪水以及流域内水利和水土保持措施等资料。充分利用实测暴雨洪水资料，并重视、用历史资料。在病险水库安全鉴定和除险加固设计中，需搜集水库原设计阶段所依据的原始数据及设计成果，并重视运行期新增的水文、气象资料，及流域和河道内变更的情况等。为了保证计算的设计洪水具有足够精度，对设计洪水复核和计算所依据的暴雨洪水资料和流域特征资料应予以检查和评价，对大暴雨洪水资料应进行重点复核，在检查复核中发现对计算成果影响较大的或系统性问题应予以分析改正。

2.选择合适的洪水复核计算方法。根据水库流域自然地理因素和水文资料条件，设计洪水复核主要有以下3种方法。一是利用流量资料推求设计洪水。坝址或其上、下游邻近地点具有30年以上实测和插补延长洪水流量资料，并有调查历史洪水时，可采用流量资料直接进行频率分析计算．以推求水库设计洪水。当水库运行期较长，有较全面的水库运行期水文资料，且资料可靠时，可根据水库运行资料还原水库历年入库洪水过程，直接计算入库设计洪水。二是当工程所在河流上下游没有实测流量资料，水库运行期观测资料亦不足以作为设计洪水计算依据，但工程所在地区具有30年以上实测和插补延长的雨量资料时，可利用雨量资料推求设计洪水。三是工程所在流域不仅没有流量资料，也缺乏相应的暴雨资料时，可采用地区综合法估算设计洪水，但应用地区综合法时，应注意设计流域特性的差异，并尽量利用近期大暴雨洪水资料予以检验。

3.成果合理性分析。成果的合理性检查包括三个方面：一是本工程设计洪水设计洪峰流量和不同时段洪量成果及参数的合理性检查；二是地区性综合检查；三是本工程不同阶段设计成果合理性对比检查。不同阶段设计洪水成果的比较，是最终确定推荐采用成果必不可少的一环。由于计算时采用的资料条件不同、采用的方法也可能不完全一致，加之设计人员的经验处理上的差别等原因，将不可避免地使复核成果与原各阶段成果存在一定的差别，通过比较，应查找并分析不同阶段设计洪水差异的原因，并对不同阶段设计洪水成果作出评价。由于不同标准设计洪水的改变牵涉面较大，因此，一般情况，如复核的设计洪水成果与原设计成果相比，偏小在10％以内或偏大在5％以内时，可以认定原设计成果仍可继续作为工程设计依据，否则应对原采用的设计洪水成果进行修改。

4.洪水复核应注意的问题。洪水复核是在新增水文资料的基础上，对设计阶段的设计成果进行复查和评价，一定要注意水库流域不同时期自然条件的差异及其对洪水的影响。

（1）重视基本资料的搜集、整理和分析为了使有限的抽样对总体具有尽可能高的代表性，搜集和积累水文资料显得尤其重要。一是重视特大暴雨和特大洪水资料，包括历史发生的和新增的，因其往往关系到计算参数的趋势变化及设计洪水计算的精度。历史洪水往往包含有较多当地大洪水的信息，若其精度较高，应用于设计洪水计算可以补充实测系列资料的不足，起到延长系列，有效扩大样本容量，减少外延幅度的作用。二是要注意流域内人类活动影响情况，注意搜集对设计水库的洪水有调蓄影响的其它蓄水、引水和提水工程的情况及其水文资料。为了对水文成果进行合理性分析，不仅需要搜集设计水库的资料，而且需要搜集流域上、下游以及邻近流域水文资料和水文分析成果。

（2）重视水文资料一致性。为了保证计算的设计洪水具有足够的精度，需对水位、流量资料和洪水调查资料进行必要的复核，对所采用的水文基本资料的可靠性、一致性和代表性进行分析。结合洪水复核的特性，在“三性”分析中，需特别注意资料的一致性。为得到合理可靠的分析成果，需首先将系列还原到同一基础之上。

（3）考虑上游新建工程的调蓄影响。上游水库的调蓄对下游洪水的影响要充

分被重视。若设计水库上游有调蓄作用较大的水库或分洪、滞洪等工程，工程调节后的下泄流量过程与设计水库天然洪水过程相比，一般洪峰及时段洪量减小，峰现时间延后，削峰及延后峰现时间的效应随天然洪水的大小和洪水过程线形状的不同而不同。在除险加固工程设计洪水复核时，既要复核原设计阶段考虑上游工程影响的方法和结果，更要重点考虑新建的上游水利工程的影响。

（4）注意入库和坝址设计洪水的差别。根据水库地形条件，分析坝址设计洪水与入库设计洪水的差别，必要时改用入库设计洪水作为设计依据。一般来说，同样的降水量建库后入库洪量比建库前洪量大，流域汇流时间缩短，入库洪峰流量出现时间提前，涨水段的洪量增大。入库洪水与坝址洪水的主要差别是洪峰流量和短时段洪量。在实际计算中，选择计算坝址洪水还是入库洪水，主要根据两者的差别大小和水库调洪原则而定。

综上所述，设计洪水复核与设计阶段的设计洪水计算一样，应广泛搜集和复核基本资料。通过设计洪水分析为工程建设提供详实的依据，同时为类似工程建设提供参考和借鉴，更为水库除险加固后发挥其防洪、改善生态环境和为经济社会发展提供基础保障。

参考文献：

［1］王霞，郑雄伟，陈志刚．某梯级水库溃坝应急分析［J］．水利规划与设计，2015（01）：52-53+70．

［2］水利部长江水利委员会水文局，水利部南京水文水资源研究所．水利水电工程设计洪水计算手册［M］．北京：水利电力出版社，2015．

［3］聂其兵．龙脉水库除险加固设计洪水分析研究［J］．三峡大学学报：自然科学版，2015（4）：1-3．