福建省小型水庫大壩安全鑒定防洪標準復核探討

陳瑩美

（福建省水利管理中心，350001，福州）

目前福建省小型水庫已建成2426 座，其中?。?）型水庫 465 座，總庫容 11.53 億 m3，?。?）型水庫 1961座，總庫容1.67億m3。小型水庫量多面廣，其安全問題不容忽視。

根據(jù) 《水庫大壩安全評價導則》（SL 258—2000）（以下簡稱 《導則》）的要求，防洪標準復核有三大內(nèi)容：設(shè)計洪水計算、調(diào)洪計算、水庫抗洪能力復核，包括確定建筑物的等級及防洪標準，通過水文氣象觀測資料推求設(shè)計洪水，并經(jīng)過調(diào)洪演算確定各種特征水位；校核壩頂高程及溢洪道控制段頂部高程是否滿足規(guī)范要求；最后作出安全評價，為除險加固提供依據(jù)。與大中型水庫相比，小型水庫數(shù)量眾多，具有工程規(guī)模小、防洪設(shè)施簡單、工程資料少等特點，決定了小型水庫大壩安全鑒定防洪標準復核有其不同之處。

一、防洪標準復核的必要性

防洪標準復核是根據(jù)大壩設(shè)計階段洪水計算的水文資料和運行期延長的水文資料，考慮建壩后上游地區(qū)人類活動的影響和大壩工程現(xiàn)狀，進行設(shè)計洪水的復核和調(diào)洪計算，評價大壩工程現(xiàn)狀的抗洪能力是否滿足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求。已建水庫的抗洪能力不僅關(guān)系到工程安全，也涉及政治、經(jīng)濟和社會影響等綜合性問題。水庫建成投入運行后，隨著運行期的延長，水文系列也不斷增加，規(guī)劃設(shè)計階段的洪水頻率計算結(jié)果將發(fā)生變化，有的變化甚至很大。由于多數(shù)小型水庫建設(shè)屬“三邊”工程，設(shè)計粗淺，水文資料系列延長為更準確地進行洪水計算提供了條件，加上水庫工程的性能與規(guī)?？赡馨l(fā)生變化，因此為了更準確地掌握水庫大壩的防洪能力，合理調(diào)度運行，需對防洪能力進行復核，必要時采取除險加固措施，使水庫工程具有規(guī)范規(guī)定的抗洪能力，保證水庫安全運行。

二、防洪標準選取

大壩的防洪標準要依據(jù)《防洪標準》（GB 50201—94）， 根據(jù)水庫規(guī)模及所處的地形特征（山區(qū)、丘陵區(qū)或平原、濱海區(qū)）選取，如果大壩經(jīng)過改擴建，工程規(guī)模改變或因下游環(huán)境變化而重要程度有改變時，應(yīng)對大壩級別進行調(diào)整，并報上級主管部門批準，要按新的規(guī)模級別來選取標準。對于一般小型水庫，防洪復核標準可以取下限，對于重要小型水庫，防洪復核標準要取上限。

三、設(shè)計洪水計算

設(shè)計洪水計算包括設(shè)計洪峰流量、設(shè)計洪水總量和設(shè)計洪水過程線。洪峰流量的確定是設(shè)計洪水計算的關(guān)鍵，通常由流量資料和雨量資料推求，根據(jù)《導則》要求，盡可能采用流量資料推求入庫洪水進行復核計算，但福建省大多數(shù)小型水庫沒有流量資料，不得不采用暴雨資料推求。

1.暴雨資料推求

采用暴雨資料推求設(shè)計洪水常見的幾種情況：

①流域內(nèi)有多個雨量站，并具有長期比較可靠的資料時，可直接選取各種時段的年最大面暴雨量，通過加權(quán)法進行頻率計算。

②流域內(nèi)僅有壩頭雨量站，并具有長期比較可靠的各歷時降雨資料時，可直接用壩頭雨量站的資料推求設(shè)計點暴雨，再通過點面換算推求設(shè)計面暴雨。

③流域內(nèi)僅有壩頭雨量站，且只有最大日雨量資料時，應(yīng)先將最大日雨量換算為最大24 h雨量，再通過參證站的短歷時暴雨衰減指數(shù)推求1 h、6 h雨量。參證站要選擇鄰近流域的、降雨特性與流域特征相似的、實測雨量資料齊全的雨量站。

④流域內(nèi)沒有雨量資料時，采用福建省水文局2000年編制的 《福建省水文圖集》查算暴雨參數(shù)來推求設(shè)計暴雨。福建省多數(shù)的小型水庫都屬于這種情況，有的地區(qū)編制了當?shù)氐谋┯甑戎稻€圖（如寧德市水文水資源勘測分局編制的2004年版 《寧德暴雨等值線圖集》），編制依據(jù)的實測資料年限更長，更能反映本地區(qū)的降雨特征，成果可以比較取用。

⑤流域內(nèi)沒有雨量資料，而鄰近流域有資料完整的雨量站，且該雨量站的降雨特性與本流域特征相似，這種情況下可以引用該雨量站的暴雨成果，結(jié)合暴雨圖集修正后采用。

2.產(chǎn)流和匯流計算

產(chǎn)匯流計算依據(jù)《福建省產(chǎn)匯流計算方法》，以24 h設(shè)計暴雨不扣損失計算洪水總量，匯流計算可采用推理公式法、瞬時單位線法、華東特小流域法與地區(qū)綜合法計算。當水庫的流域面積小于10 km2時，采用華東特小流域法計算；當流域面積介于10 km2和20 km2之間時,采用推理公式法或華東特小流域法；當流域面積大于20 km2時,采用推理公式法、瞬時單位線法或地區(qū)綜合法。洪水過程線采用福建省中小流域概化過程線推算，地下洪水過程線將地下洪量按三角形分配后直線內(nèi)插，然后把同時段流量疊加即得設(shè)計洪水過程線。

3.合理性分析

設(shè)計洪水的合理性分析可以通過洪峰模數(shù)來校驗，根據(jù)其地貌特征，判斷其是否滿足該地區(qū)的洪峰模數(shù)規(guī)律；設(shè)計洪水還可以通過不同的計算方法來分析其合理性。

四、調(diào)洪計算

調(diào)洪計算包括起調(diào)水位的確定、水位庫容關(guān)系的復核、泄洪能力的復核和調(diào)洪演算，從而計算出設(shè)計水位和校核水位。

起調(diào)水位一般取水庫的原汛期限制水位或正常高水位，即溢洪道無閘控制的取堰頂高程作為起調(diào)水位，閘門控制的取正常高水位作為起調(diào)水位；若水庫運行過程中調(diào)整了汛限水位，且經(jīng)過上級主管部門審批，調(diào)洪起調(diào)水位就要用新的汛限水位。庫區(qū)泥沙淤積嚴重的，經(jīng)過多年運行后其水位庫容關(guān)系會發(fā)生較大變化，必須重新測量復核現(xiàn)有的庫容。福建省多數(shù)水庫不位于多泥沙河流上，因此淤積量很少，庫容變化不大，可以采用原設(shè)計的水位庫容關(guān)系來進行調(diào)洪計算。泄流能力復核要根據(jù)現(xiàn)有泄洪建筑物實測的尺寸、高程、形式，計算其水位泄量關(guān)系。有的水庫運行多年，經(jīng)過多次加固改造，改變了泄洪建筑物的形式或尺寸等，過流的邊界條件也發(fā)生了變化，泄流能力跟原設(shè)計不一樣，必須根據(jù)現(xiàn)狀復核現(xiàn)有的泄流能力，才能作為調(diào)洪演算的依據(jù)。

調(diào)洪原則按兩種情況擬定，即掛閘與不掛閘。掛閘情況下的調(diào)洪原則是，當來水量小于起調(diào)水位時的最大過閘流量，來多少泄多少，直至閘門全開；不掛閘情況下的調(diào)洪原則是，當水位超過堰頂高程 （或正常高水位）時，自由溢流。

五、水庫防洪能力的復核

水庫防洪能力復核包括大壩壩頂高程的復核、泄洪建筑物的安全復核和消能防沖復核。要從水庫大壩的現(xiàn)狀出發(fā)，復核現(xiàn)有的壩頂高程能否滿足防洪要求，溢洪道的側(cè)墻、底板、消能是否滿足安全泄洪的需要，為大壩的安全評價提供依據(jù)。

1.壩頂高程復核

在進行壩頂高程復核時，首先要復核防滲體高程，防滲體頂部不應(yīng)低于校核的靜水位；壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻，且當防浪墻穩(wěn)定、堅固、不透水且與壩體防滲體緊密接合時，防浪墻可以用來抵擋風浪，壩頂超高可以算至防浪墻頂，但此時在正常運用條件下壩頂應(yīng)高出設(shè)計靜水位 0.5 m，在非常運用條件下壩頂應(yīng)不低于校核靜水位。有些小型水庫擅自在壩頂加了防浪墻，沒有考慮與防滲體的接合，這種情況要以鉆探來確認防浪墻能否作為抵擋風浪之用。當現(xiàn)有的壩頂高程不滿足規(guī)范要求時，要復核現(xiàn)有壩頂高程的抗洪標準，以便汛期進行合理調(diào)度，使之安全度汛。當水庫有副壩時，要單獨復核副壩的壩頂高程。

2.溢洪道防洪能力復核

溢洪道要復核其控制段、泄槽段的側(cè)墻高程及消能防沖設(shè)施。根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL 253—2000）對溢洪道控制段頂高程的規(guī)定，控制段頂高程應(yīng)滿足：在宣泄校核洪水時不應(yīng)低于校核洪水位加安全超高值；擋水時應(yīng)不低于設(shè)計洪水位或正常蓄水位加波浪的計算高度和安全超高值，波浪的計算高度取平均波高。泄槽段水面線計算采用 “分段求和法”計算校核水位時各泄槽控制段水面曲線，復核現(xiàn)有泄槽段側(cè)墻高是否滿足泄流要求，泄槽底板能否滿足不沖要求。對下游的消能防沖設(shè)施進行復核，有消能設(shè)施的復核其標準，看是否滿足消能要求；沒有設(shè)置消能設(shè)施的，也要判斷泄洪對大壩、下游河道及兩岸的安全影響，給大壩的安全評價提供充分的依據(jù)。

3.洪水標準復核結(jié)論

根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》，對山區(qū)、丘陵區(qū)水工建筑物防洪安全性進行分級：抗御洪水能力大于《防洪標準》（GB50201—94）校核洪水標準的低限，則為A級；小于校核洪水標準的低限且大于近期非常運用洪水標準，則為B級；小于近期非常運用洪水標準，則為C級。

對平原、濱海區(qū)水工建筑物防洪安全性進行分級：抗御洪水能力大于 《防洪標準》（GB50201—94）校核洪水標準的上限，則為A級；小于校核洪水標準的上限且大于校核洪水標準的下限，則為B級；小于校核洪水標準的下限，則為C級。

[1]中華人民共和國水利部.水庫大壩安全評價導則（SL 258—2000）[S].2008.

[2]中華人民共和國水利部.水庫大壩安全鑒定辦法[S].2003.

[3]中華人民共和國水利部.碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL 274—2001）[S].2001.

[4]中華人民共和國水利部.溢洪道設(shè)計規(guī)范（SL 253—2000）[S].2000.