罗城县宝坛水电站坡甲水库洪水复核分析

罗城县宝坛水电站坡甲水库洪水复核分析

韦文静

广西壮族自治区河池水利电力勘测设计研究院 广西河池市 547000

摘要：坡甲水库为宝坛水电站所处流域重要的水库之一，水库先后经历了2010年和2017年的两次复核工作。本文主要论述了复核过程中设计洪水复核以及水库调洪演算两个方面，并在此基础上得出了复核相关结论并提出了相关建议，以期能为相关从业人员提供参考。

关键词：坡甲水库；洪水复核；调洪演算

1项目概述

1.1宝坛水电站布置情况

宝坛水电站是一个以引水发电为主，兼顾灌溉、供水、防洪、旅游等综合利用的水利工程，整个工程枢纽由二个调节水库——陇或和坡甲水库，宝坛电厂一、二、三级站组成。工程位于罗城县西北部的东小江源头支流—新华河和宝坛河段上。宝坛水电站为跨河段引水发电工程，在新华河修建陇或水库，经有压隧洞引至宝坛河坡甲村上游，修建宝坛电厂一级站，装机2×3.2MW，在宝坛河上修建坡甲水库，通过压力钢管引水至其坝后右岸的二级站，装机2×0.63MW，二级站发电尾水经明渠引到一级站尾水，汇合后经跨河渡槽与坡甲至宝坛的无压引水道连接，引水12.825km到宝坛，在宝坛河左岸修建三级站，获取水头301.2m，装机2×15MW，发电尾水进入宝坛河。

1.2坡甲水库概述

坡甲水库位于宝坛河上游，坝址位于罗城县宝坛乡坡甲屯北面800m处，距罗城县城75km，坝址以上控制集雨面积89km²，多年平均流量4.05m³/s，正常蓄水位620.00m，发电死水位590.00m，水库总库容2270万m³。

根据《防洪标准》（GB50201-2014）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL 5180-2003)的有关规定，坡甲水库工程等别为Ⅲ等，挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物等主要建筑为3级建筑物，其他次要建筑物为4级建筑物。工程区为山区，大坝为混凝土坝，拦河大坝、泄水建筑物等主要挡水建筑物按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；消能防冲建筑物按30年一遇洪水设计。

1.3坡甲水库洪水复核标准

坡甲水库拦河大坝为混凝土双曲拱坝，现状拱坝最大坝高75.8m。坡甲水库总库容2270万m³，水库库容达到中型规模，坝后式发电厂房（二级站）装机容量为1.26MW，为小（2）型规模。综合考虑，水库工程等别为Ⅲ等。坡甲水库工程等别为Ⅲ等，挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物等主要建筑为3级建筑物，其他次要建筑物为4级建筑物。设计洪水标准为50～100年，校核洪水标准为500～1000年。原设计拦河大坝、泄水建筑物等主要挡水建筑物按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；消能防冲建筑物按30年一遇洪水设计，符合标准要求。

2设计洪水复核

2.1水文基本资料

本次设计收集到的水文资料：

（1）沙街雨量站1958年～2016年历年最大1h、6h、24h降雨量资料。

（2）天河水文站1958年～2017年历年最大洪峰流量资料。

（3）坡甲、盘龙、拉郎、沙坪、东兴雨量站点2016年7月4日洪水逐时降雨资料。

2.2历史洪水调查与分析

2003年宝坛电站初步设计阶段历史洪水调查中，坡甲河段历史洪水洪痕位于坡甲水文断面上游约200米处，且该河段下游为较长的顺直河段，过水断面变化不大，可根据水位～流速关系外延的方法延长实测的水位～流量关系曲线，再将展延后的水位～流量关系曲线按河床比降推移至历史洪水痕迹所在断面，最后由曲线查得历史洪水的洪峰流量。宝坛电站自2006年开始运行以来，实测发生大洪水年份为2010年和2016年。2010年12月，我院进行宝坛乡河道整治工程设计工作时再次对宝坛河历史洪水进行调查。根据2010年坡甲水库的水位记录，最大溢流水深3.75m，对应下泄流量776m³/s，推算入库洪峰流量810m³/s。下表为坡甲水库洪水洪峰流量统计。

表1 坡甲水库历史洪水洪峰流量统计表

2.3坡甲水库历史洪水重现期分析

（1）历史洪水排频分析

调查到坡甲村发生的大洪水有1902年、1962年、2010年、2016年。水库2006年建成蓄水，自水库运行以来，发生大洪水年份为2010年、2016年，其中2010年溢洪道溢流水深为3.75m，反推入库流量为810m³/s，2016年溢流水深为4.74m，反推入库流量为1260m³/s。根据历史洪痕调查，反推1902年坡甲坝址洪峰流量为1150m

³/s，1962年坡甲坝址洪峰流量为630m³/s。洪水调查期由1902年至今已118年，其中2016年洪水规模最大，按排频分析，洪水重现期为120年一遇（按整数取值），略大于100年一遇，1902年洪水第二大，相当于60年一遇洪水规模。

（2）暴雨频率分析

根据站点雨量分布情况，2016年7月4日暴雨中心位于水库流域上游，水库坝址下游雨量骤减，造成水库洪水很大，受水库下泄影响，下游河段洪水也较大。坡甲水库坝首雨量站2012年设站，水库流域内未设立其他站点，参照降雨等值线图，与坡甲水库流域中心较相近的测站有拉郎雨量站、沙坪雨量站和沙街雨量站。对山区中小河流，河道坡降较大，产汇流时间一般3～6h洪峰即可到达流域出口。坡甲水库流域面积89km²，主河长23.5km，河道平均坡降24.21‰，流域面积较小，河床坡降较大，结合实际情况，降雨至洪峰达流域出口一般3～4个小时，控制流域洪峰流量的主要为前4h降雨量。从水库流域周边的降雨分析，2016年暴雨前4h暴雨强度很大，略大于100年一遇降雨规模，而水库流域洪峰主要由前4h暴雨决定，由此推算水库流域2016年暴雨规模达100年一遇以上。

2.4坡甲水库设计洪水分析

（1）流域特征值复核

以1：1万、1：5万地形图为工作地图，量测流域特征值，坡甲水库特征值成果见表2。

表2 坡甲水库流域特性

（2）洪水复核设计暴雨

本次复核最终选用沙街站成果作为流域的设计暴雨。坡甲水库初步设计阶段采用沙街站为设计参证站，本次复核，根据暴雨等值线图，坡甲水库流域中心与沙街站年最大1h、6h、24h暴雨等值线基本在相同的等值线上，从沙街雨量站的地理位置、资料系列可靠性及等值线一致性等方面，以沙街雨量站作为雨量设计代表站是合理可行的。

2003年初设采用沙街雨量站资料为1958年～2000年系列，本次复核用1958年～2016年系列，经统计分析，两个系列统计参数差别不大。2003年初设成果采用最大1h、6h暴雨成果较本次复核成果略大，最大24h暴雨成果较本次复核略小，总体上与本次复核相差不大。2011年进行陇或水库、坡甲水库大坝复核，采用沙街雨量站暴雨系列为1958年～2010年，本次进行洪水复核，采用暴雨资料系列为1958年～2016年，本次复核成果较2011年大坝复核成果略大。

本次暴雨设计，资料系列延长，暴雨成果与2003年初设和2011大坝复核成果相差不大，因2016年水库遭遇大洪水，从水库安全角度出发，采用对工程较不利成果，本次暴雨复核，成果较其他阶段略大，采用本次复核成果。

3水库调洪计算成果

推荐采用推理公式法推求的洪峰流量成果，以2016年坡甲水库入库洪水过程为典型洪水过程，按同倍比缩放，得到各设计频率洪水过程线，起调水位为正常蓄水位620.0m进行水库调洪计算，坡甲水库洪水调节成果见表3。

表3 坡甲水库设计洪水调洪计算成果表

本次复核，溢洪的泄流能力与2011年复核成果相差不大，两个阶段复核均采用沙街雨量站为参证站进行暴雨推求洪水，本次复核沙街雨量站暴雨系列延长至2016年，设计暴雨成果较2011年大，2011年复核历史洪水调查中将1902年定为100年一遇，因2016年流域发生大洪水，经分析考证，本次复核将2016年洪水定为120年一遇。由于本次复核的设计暴雨和设计洪峰流量比2011年成果大，本次复核以2016年洪水过程线为典型洪水过程线，2011年复核以1992年洪水过程线为典型洪水过程线，1992年洪水过程线为双峰，本次复核洪水过程线为单峰，经调洪计算，本次复核500年一遇校核洪水位625.29m，比2011年复核高0.01m，水库总库容2277万m³，比2011年复核总库容多7万m³。50年一遇设计洪水位624.17m，比2011年复核624.22m低0.05m，主因是两次复核洪水过程线不一样，本次拟合的泄流曲线700m³/s以下泄流能力大于2011年泄流能力成果，造成调洪后50年一遇洪峰流量大于2011年成果，但库水位低于2011年成果，经分析验证本次拟定的泄流曲线是合理的，故调洪成果合理。

2016年水库发生约120年一遇的洪水（略高于100年一遇），实测最高水位624.74m，本次复核100年一遇洪水最高水位624.64m，略低于2016年实测最高水位0.10m，占2016年溢流水深4.74m的2.1%，与实际情况较符合，说明本次复核成果合理。

4结论与建议

4.1结论

1. 本次复核坡甲水库50年一遇设计洪峰流量为1070m³/s，洪水位为624.17m，最大下泄流量为921m³/s，对应库容为2188万m³；500年一遇校核洪水洪峰流量为1535m³/s，洪水位为625.29m，最大下泄流量为1351m³/s，对应库容为2277万m³。

2. 2011年大坝安全复核50年一遇设计洪峰流量为997m³/s，洪水位为624.22m；500年一遇校核洪水洪峰流量为1400m³/s，洪水位为625.28m。

3. 本次复核洪水洪峰流量成果较2011年大坝安全复核成果略大。主因是本次暴雨成果较2011年略大；2011年将历史洪水1902年重现期定为100年一遇，本次复核，因2016年发生大洪水，进行历史洪水重现期修正，2016年洪水重现期为120年一遇，1902年洪水重现期为60年一遇，1902年同场洪水，本次拟合洪水重现期略小，相应设计洪水将变大。

经洪水调查分析，确定2016年的洪水重现期为120年一遇，略大100年一遇是合理可靠的，即100年一遇的库水位参考值略小于624.74m是合理可靠的，本次洪水复核，100年一遇设计库水位为624.64m，基本与实测的成果吻合，即本次计算的各设计洪水位成果是合理可靠的。

4.2建议

1. 坡甲水库坝顶高程满足要求，防浪墙顶高程满足本次复核的防浪墙顶高程要求，坝顶至防浪墙顶高差0.55m，为安全考虑，对坡甲水库大坝的防浪墙加高至1.2m。

2. 坡甲水库流域集雨面积89km²，目前仅在坝首设置雨量观测站点，应完善水库水雨情自动测报预警系统。

3. 为更好地分析率定水库的入库洪峰流量，建议对水库的库容曲线进行实测复核。

参考文献：

[1]熊继斌,刘莎莎,任高珊,刘爱丽.六六溪水库除险加固工程设计洪水复核计算[J].小水电.2018(06).

[2]蒋星月,马细霞,张晓蕾,周焱.小流域山洪灾害设计洪水检验复核方法研究[J].中国农村水利水电.2018(01).