釣魚臺水庫安全鑒定防洪能力復(fù)核分析

周蜜

安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230051

引言

為確保水庫正常安全運(yùn)行，最大限度地發(fā)揮防洪效能，需對水庫進(jìn)行安全鑒定。防洪能力復(fù)核是水庫安全鑒定中極其重要的環(huán)節(jié)[1]。本文以釣魚臺水庫為例，對水庫防洪能力進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，確定防洪安全級別。

1 釣魚臺水庫概況

釣魚臺水庫位于宿松縣華陽河流域的二郎河上游，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電的中型水庫。設(shè)計(jì)灌溉面積16.4萬畝，保護(hù)農(nóng)田8.42萬畝，保護(hù)人口15萬，下距合九鐵路18km，滬蓉高速公路21km。壩址位于宿松縣陳漢鄉(xiāng)，下距宿松縣城27km。流域面積120km2，水庫正常蓄水位92.00m，設(shè)計(jì)洪水位95.38m，校核洪水位97.66m，總庫容9177萬m3。水庫建于1958年，1973年發(fā)揮效益。

2 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

釣魚臺水庫為中型水庫，原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水設(shè)計(jì)、2000年一遇洪水校核。根據(jù)《水利水電工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2017)的規(guī)定，工程等別為Ⅲ等，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50～100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000～2000年一遇。原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足規(guī)范要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核仍采用原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

受水庫觀測資料所限，無法根據(jù)觀測資料還原年最大洪峰系列，本次設(shè)計(jì)洪水復(fù)核采用設(shè)計(jì)暴雨來間接推求。設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算采用釣魚臺站實(shí)測雨量資料和《安徽省暴雨等值線圖、中小面積設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法》（即《圖集》）查算兩種方法計(jì)算，并利用鄰近的葉家畈雨量站對暴雨成果進(jìn)行復(fù)核。

2.2.1 設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算。設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果見表1，《圖集》查算成果與釣魚臺站設(shè)計(jì)暴雨成果相差較大，與葉家畈站設(shè)計(jì)暴雨成果相差略小。本流域?qū)俅髣e山暴雨區(qū)，考慮到《圖集》查算成果進(jìn)行了地區(qū)綜合協(xié)調(diào)，本次選用《圖集》查算的設(shè)計(jì)暴雨成果。

表1 釣魚臺水庫《圖集》查算設(shè)計(jì)暴雨成果表

2.2.2 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核。

2.2.2.1 流域幾何特征參數(shù)。利用萬分之一地形圖對水庫流域幾何特征參數(shù)進(jìn)行復(fù)核。經(jīng)分析，流域幾何特征參數(shù)仍采用原設(shè)計(jì)時(shí)量算成果，詳見表2。

表2 釣魚臺水庫控制流域幾何特征參數(shù)表

2.2.2.2 面雨量計(jì)算。釣魚臺水庫屬江淮地區(qū)，查《圖集》“1h、24h暴雨點(diǎn)～面關(guān)系表”，得到釣魚臺水庫不同歷時(shí)點(diǎn)面折算系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出面雨量?？鄢a(chǎn)流部分的降雨損失量10mm，地下水(包括壤中流)損失量30mm（即總扣損失量為40mm）后，即可計(jì)算出24h設(shè)計(jì)凈雨量R24。

2.2.2.3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。《圖集》中推薦采用納希線性瞬時(shí)單位線模型進(jìn)行匯流計(jì)算。

江淮地區(qū)：當(dāng)F/J2≤1，N固定為3時(shí)，

式中：F為流域面積，以km2計(jì)

J為主河道平均坡度，以‰計(jì)

R3為最大3h設(shè)計(jì)凈雨量，以mm計(jì)。

n值根據(jù)P1/P24由表查得。

根據(jù)n與k值，由表查得各頻率的流量模過程。然后根據(jù)流域面積和設(shè)計(jì)24h凈雨將其轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)流量過程[2]，得出釣魚臺水庫1h時(shí)段各頻率洪水過程線。

利用上述方法，推求出其他各頻率洪水結(jié)果見表3。

表3 各頻率洪水結(jié)果

2.2.2.4 設(shè)計(jì)洪水成果比較。水庫1958年建庫，至今60多 年，現(xiàn)將各個時(shí)期的設(shè)計(jì)成果與本次成果進(jìn)行比較，詳見表4。

表4 各階段洪峰設(shè)計(jì)值與本次成果比較表

從比較表中看出，各成果之間差別很大。本次鑒定階段計(jì)算時(shí)，宿松縣水利局提供2005年初步設(shè)計(jì)和2016年大壩安全鑒定成果均采用1995年成果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。本次復(fù)核成果與該成果相差較小，經(jīng)綜合分析，釣魚臺水庫現(xiàn)階段設(shè)計(jì)洪水仍采用1995年成果。

3 洪水調(diào)洪演算

3.1 水庫水位～庫容關(guān)系

水位～庫容關(guān)系成果見表5。

表5 釣魚臺水庫原水位～庫容曲線

3.2 水庫泄流能力曲線

釣魚臺水庫泄流能力曲線見表6。

表6 釣魚臺水庫泄流能力曲線表

3.3 調(diào)洪原則[3]

①起調(diào)水位92.0m；②庫水位在92.0m～93.95m之間時(shí)，控制下泄流量不超過300m3/s；③庫水位在93.95m～97.66m之間時(shí)，溢洪道敞泄；④庫水位超過校核洪水位97.66m時(shí)，溢洪道敞泄，同時(shí)二號副壩（原非常溢洪道）自由泄洪，以保證主壩安全。

3.4 調(diào)洪計(jì)算成果

釣魚臺水庫采用壩址洪水按靜庫容進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，由水量平衡方程、無閘門控制情況下，水庫下泄量與蓄水量和水位的函數(shù)關(guān)系等條件，進(jìn)行水庫調(diào)節(jié)計(jì)算。調(diào)洪演算分正常、非常兩個溢洪道都參與泄洪和僅正常溢洪道泄洪兩種情況。在已定的洪水調(diào)洪原則的基礎(chǔ)上，采用壩址洪水靜庫容法對釣魚臺水庫不同頻率洪水進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算。根據(jù)調(diào)洪成果，對比2005年除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告中調(diào)洪成果，兩次成果非常接近，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，水庫各特征水位采用除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)成果值，即100年一遇設(shè)計(jì)洪水位95.38m，2000年一遇校核洪水位為97.66m。

4 防洪能力復(fù)核結(jié)果

根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果，水庫校核洪水位97.66m，小于砼防滲體壩頂高程98.0m，計(jì)算壩頂高程為99.03m，而現(xiàn)狀壩頂高程為99.97～100.23m，滿足規(guī)范要求。根據(jù)《大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（SL 258-2017），釣魚臺水庫大壩防洪安全性評為A級。