基于水库调洪演算的某水库坝顶高程复核演算_徐侠.pdf

河南水利与南水北调 2023年第5期防汛抗旱基于水库调洪演算的某水库坝顶高程复核演算徐侠（安徽省阜阳市水利局储运站，安徽 阜阳 236000）摘要：结合某水库工程的实际情况，在考虑水库洪水调节的基础上对水库大坝坝顶高程进行复核分析，研究水库工程的防洪能力。通过现场调查，水库调洪原则同原设计方案一致，经过复核溢洪道泄流量情况，获取水库洪水调洪曲线，结合波浪高、安全加高等因素影响，综合确定不同工况下水库坝顶高程要求，经复核，水库大坝坝顶高程满足要求。研究结果可为水库安全运行提供参考。关键词：水库；坝顶高程；洪水演算中图分类号：TV641文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）05-0030-021工程概况水库始建于20世纪90年代末，属小（1）型水库。水库库区集雨面积10.99 km2，河流长度6.60 km，河床比降0.066。水库设计洪水位379.02 m（P3.33），相应库容380.50万m3，校核洪水位379.59 m（P0.33），总库容为401.60万m3。正常水位为377 m，正常库容310万m3，死水位为353 m，死库容0.30万m3。水库主坝最大坝高29.50 m，坝顶长57 m，坝顶宽3.30 m，坝顶高程380.50 m；副坝1最大坝高6.70 m，坝顶长35 m，坝顶宽 5 m，坝顶高程 380.50 m；副坝 2 最大坝高 9.70 m，坝顶长45 m，坝顶宽5 m，坝顶高程381.50 m。2水库洪水调节计算2.1调洪原则该溢洪道与浆砌石重力坝相结合，为克奥型曲线堰型式，承担水库的泄洪任务；当水位超过正常水位377 m时，则自行排洪，洪水量少于溢洪道限定排水量时，来多少排多少。2.2调洪计算的基本资料2.2.1水位库容曲线水库库区植被较好，水库淤积量不大，因此此次安全鉴定水位库容曲线采用原设计库容曲线资料。水库水位库容关系曲线表见表1。该工程泄水建筑物为设在浆砌石重力坝中间的开敞式克奥型溢流堰，堰顶高程377 m，溢流段过水净宽30 m，挑流消能方式，无闸门控制。溢洪道泄流量计算公式采用实用堰计算公式（1），成果详见表2。Q=mb（2g）0.5H1.5（1）式（1）中：Q为溢洪道泄流量，m3/s；为侧收缩系数，采用克-奥型侧收缩系数计算式，=1-0.2H/b；m为流量系数，此次作者简介：徐侠（1974），女，工程师，主要从事水利水电工程工作。表1水库水位库容关系表（与原设计一致）水位/m352353354355356357358359360361库容/万m30.10.30.61.01.52.12.83.64.56.2水位/m362363364365366367368369370371库容/万m39.514.621.931.643.858.475.294.1114.8137.3水位/m372373374375376377378379380库容/万m3161.9188.2216.3246.0277.2310.0344.2379.8416.7Recheck Calculation of Dam Crest Elevation for a Certain Reservoir based on ReservoirFlood Regulation CalculationXU Xia（Storage and Transportation Station of Fuyang Water Conservancy Bureau,Anhui Province,Fuyang 236000,China）Abstract：Based on the actual situation of a reservoir project and considering the reservoir flood regulation,the dam crest elevation ofthe reservoir is reviewed and analyzed to study the flood control capacity of the reservoir project.Through field investigation,theprinciple of reservoir flood regulation is consistent with the original design scheme.After reviewing the discharge of the spillway,thereservoir flood regulation curve is obtained.Based on the impact of wave height and safety enhancement factors,the requirements forreservoir dam crest elevation under different working conditions are comprehensively determined.After review,the dam crest elevationof the reservoir meets the requirements.The research results can provide reference for the safe operation of reservoirs.Key words：reservoir;dam crest elevation;flood routing30河南水利与南水北调 2023年第5期防汛抗旱计算与原设计一致取0.45；b为堰宽，30 m；H为堰前水头，m。从此次计算的泄流量成果与2006年除险加固成果对比中可以看出，计算结果基本相符，此次计算结果略小0.036.20 m3/s，相差的原因主要为溢洪道侧收缩系数取值不同，2006年除险加固设计侧收缩系数取1.0，此次计算时按克奥堰型侧收缩系数计算公式进行计算，取值略小于1.0。根据15 000地形图复核，水库坝址以上集雨面积11 km2，干流河长6.60 km，加权平均坡降因为水库淹水无法复核，原设计及2006年加固时采用的参数为：坝址以上集雨面积10.99 km2，干流河长6.60 km，干流平均坡降0.066。根据此次复核成果，发现其与原设计和2006年加固时的相差不大，因此，此次计算仍采用原设计和2006年加固时的成果。由设计暴雨推求设计洪水，采用广东省综合单位线法与推理公式法进行水库设计洪水计算，并作分析比较。设计洪水计算成果见表3，设计洪水过程线见图1。从表3计算结果可看出，两种方法设计洪水成果相差满足不超过20%的要求。为了偏于安全，采用该两种方法中调洪库水位较高的洪水成果。2.3调洪计算根据拟定的调洪原则以及调洪基本资料进行调洪演算，所得成果见表4。从表4可以看出，综合单位线法调洪出来的水库最高水位均高于推理公式法的成果，从工程安全的角度考虑，采用综合单位线法调洪出来的成果。将此次计算成果与2006年加固设计的成果进行对比，详见表5。此次计算的设计洪水位与2006年加固设计值基本一致，但是设计洪水位较2006年加固设计值的高，设计洪水位高0.26 m，校核洪水位高0.30 m。这主要是由于两次计算采用的软件不同，此次计算采用广东省水利厅调洪演算程序TH-3GD（1993.8）进行调洪演算；而2006年加固计算时采用的是广东省水文总站编制程序：广东及海南综合单位线程序进行计算。两次计算成果相差不大，且此次计算对比了综合单位线法和推理公式法成果，并对此次计算的成果进行多次复核计算，认为此次计算参数选取合理有据，计算软件科学，此次计算成果是合理的。3主坝坝顶高程复核坝顶高程的确定：水库静水位的超高h，按 浆砌石坝设计（水利出版社）公式（2）计算：表2溢洪道水位泄流量关系表（此次计算）水位Z/m377.00377.50378.00378.50379.00379.50380.00侧收缩系数1.0000.9970.9930.9900.9870.9830.980流量系数m0.450.450.450.450.450.450.45堰宽b/m30303030303030水深H/m0.00.51.01.52.02.53.0泄流量Q/（m3/s）0.0021.0759.40108.76166.88232.43304.50表5水库调洪演算成果与原2006年加固成果对比表计算方法频率历次计算最高水位/m相应库容/万m3最大泄量/（m3/s）综合单位线法P=3.33%本次计算379.02380.5169.72006年加固378.76371.3141.0P=0.33%本次计算379.59401.6244.92006年加固379.29390.4208.0推理公式法P=3.33%本次计算378.59365.2118.82006年加固P=0.33%本次计算379.14385.0184.62006年加固图1水库设计洪水过程线图表3设计洪水计算成果表频率计算方法m1/m洪峰流量/（m3/s）24 h洪水总量/万m372 h洪水总量/万m3P=0.33%综合单位线1.067282.44330.53480.84推理公式0.71281332483结果相差0.51%0.44%0.45%P=3.33%综合单位线1.067204.41217.97301.72推理公式0.71190219305结果相差7.05%0.47%1.08%表4水库调洪演算成果表起调水位计算方法洪水频率/P洪峰流量/（m3/s）最高水位/m相应库容/万m3最大泄量/（m3/s）计算方法洪水频率/P洪峰流量/（m3/s）最高水位/m相应库容/万m3最大泄量/（m3/s）377.00 m综合单位线法P=3.33%204.41379.02380.5169.7推理公式法P=3.33%190.1378.59365.2118.8P=0.33%282.45379.59401.6244.9P=0.33%281.1379.14385.0184.6（下转第42页）31河南水利与南水北调 2023年第5期农村水利 水电不了压时，灌浆暂时不需加塞起压，只需直接下灌浆管灌浆即可，待后续孔能起压时再根据实际情况做调整，采用压力灌浆。3.4排淤设计在大坝左坝肩底部开凿放空排沙底涵，采用DN1000无缝钢管进行衬砌，钢管周边缝隙采用C25混凝土回填封堵，钢管周边布置18锚筋与坝体锚固连接，锚筋间距1 m，锚入坝体深度不小于0.50 m。在底涵出口处设工作平台，便于底涵的日常管理。工作平台处设DN1000手电两用（直流电机）闸阀，并布置阀井，阀井尺寸为长宽高=2 m1.50 m2 m，出口工作平台采用C25混凝土浇筑。为便于日常管理，在工作平台左侧布置步级，步级与左岸坝肩连接。步级采用C25混凝土浇筑，步长260 mm，步高170 mm。3.5加固效果结合寨潭电站项目的实际情况，在经过上述除险加固设计处理后，大坝运行中存在的风险问题得到了有效解决，整体安全性大大提升，能够更好地应对洪灾，同时，在库底淤泥得到排除的情况下，水库蓄水能力更好，电站发电能力也得到了强化，能够很好地将电站的功能发挥出来。4结语在水电站运行中，受设计、施工、维护等因素的影响，可能会出现一定的风险和问题，影响水电站的正常稳定运行，甚至可能引发安全事故。对此，地方政府有关部门和水电站管理机构必须重视起来，对病险水库的现状进行深入分析，找出存在的问题并采取有效的措施来对问题进行解决，做好水库除险加固工作，以此来保障其运行的稳定性和安全性。参考文献：1 马立，赵心宇，伍美华.牌坊坞水库大坝除险加固设计研究J.海河水利，2022（2）：45-48.2 寇福星.千泉湖水库大坝除险加固措施研究 J.陕西水利，2021（12）：210-211.3 刘志明，汤洪洁.病险水库主要问题及除险策略 J.水利规划与设计，2021（5）：1-4，57.4 肖光辉.某水库除险加固中泄洪输水隧洞方案比选 J.陕西水利，2020（9）：219-221.5 郭乙霏，王文婷，张现宝.某节制闸除险加固工程设计 J.河南水利与南水北调，2019（6）：66-67.收稿日期：2023-2-13编辑：刘青h=2hl+h0+a（2）式（2）中：2h1为波浪高，m；h0为波浪中心线至静水位的高度，m；a为安全超高，m。计算分设计洪水与校核洪水两种情况进行。根据 浆砌石坝设计 公式2h1=0.016 6V5/4D1/3求波浪高，公式2L1=10.4（2h1）0.8求波浪长。已知D=0.3 km，设计洪水时采用1.5倍多年平均最大风速即V=16.20 m/s，校核洪水时采用多年平均最大风速即V=10.80 m/s，将D、V值代入公式（2），得：设计洪水情况2h1=0.016 6V5/4D1/3=0.016 616.25/40.31/3=0.36 m2L1=10.4（2h1）0.8=10.40.360.8=4.60 mh0=0.6h1=0.60.36/2=0.11 m校核洪水情况2h1=0.016 6V5/4D1/3=0.016 610.85/40.31/3=0.22 m2L1=10.4（2h1）0.8=10.40.220.8=3.07 mh0=0.6h1=0.60.22/2=0.07 m坝顶安全超高a，由 浆砌石坝设计 查得：设计洪水情况a=0.40 m，校核洪水情况a=0.30 m。坝顶超高h，分别按两种情况计算：设计洪水情况h=0.36+0.11+0.4=0.87 m相应坝顶高程为379.02+0.87=379.89 m校核洪水情况h=0.22+0.07+0.3=0.59 m相应坝顶高程为379.59+0.59=380.18 m可见校核洪水情况所要求的坝顶高程为控制高程，实际坝顶高程为380.50 m，满足坝高要求。4结论为了复核分析水库工程在长期运行使用后的防洪能力情况，在收集水库原设计资料、前期除险加固资料的基础上，研究水库调洪演算成果和坝顶高程。考虑水库的实际情况，调洪原则同原设计方案，通过理论分析计算，获取水库调洪曲线。在考虑波浪高、加高等因素的影响下，确定水库大坝的坝顶高程。经过分析计算，校核洪水情况坝顶高程为380.18 m，实际坝顶高程为380.50 m，现状大坝满足坝高要求。建议对水库大坝工程的渗流稳定性、坝坡稳定性进行复核分析，获取水库全面的安全性情况，为下一步工作提供参考。参考文献：1 卢裕景.小型水库安全鉴定防洪能力复核相关问题探讨 J.水利技术监督，2021（9）：137-139.2 张哲铭.基于检测与监测数据的水库枢纽安全鉴定评价分析 D.天津：天津大学，2020.3 庄军.景德镇市昌江区杨湾水库防洪能力复核 J.黑龙江水利科技，2022，50（7）：82-85+91.4 张尚弘，荆柱，安文杰，等.三峡及上游梯级水库群特大洪水防洪能力研究 J.中国科学：技术科学，2022，52（5）：795-806.5 张楠，侯伟建.姚河坝水库大坝安全鉴定防洪能力复核计算分析 J.科技风，2020（11）：195.收稿日期：2023-3-23编辑：刘长垠侯鹏松（上接第31页）42