貴溪市病險(xiǎn)水庫防洪計(jì)算及除險(xiǎn)加固應(yīng)注意的問題

江少東

(貴溪市水利局，江西省貴溪市 335400)

貴溪市病險(xiǎn)水庫防洪計(jì)算及除險(xiǎn)加固應(yīng)注意的問題

江少東

(貴溪市水利局，江西省貴溪市 335400)

由于貴溪市的地理、氣候環(huán)境較為復(fù)雜，因此面對(duì)復(fù)雜多變的氣候，做好病險(xiǎn)水庫的防護(hù)加固工作顯得尤其重要，筆者較詳細(xì)地介紹了水庫防洪的計(jì)算方法及目前病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固進(jìn)展?fàn)顩r，并提出了水庫加固工作中需要注意的問題。

病險(xiǎn)水庫；除險(xiǎn)加固；防洪計(jì)算

貴溪市地處亞熱溫室氣候區(qū)，這里氣溫偏高，陽光充足，雨量豐沛，全市分布著眾多河流，水利資源充足。在這里有中型水庫6座，小型水庫143座，流域面積有11條達(dá)到50km2以上，因此做好雨季防洪工作就顯得尤為重要。1998年開始，國家對(duì)于大江、大河、大湖的防治力度不斷的加大，大型和中小型水庫也被列入除險(xiǎn)加固工程中，這些水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)也有所提高。水庫的分布主要在居住區(qū)周圍，一旦水庫發(fā)生洪水事件，將給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，同時(shí)還威脅到交通運(yùn)輸干道，因此貴溪市對(duì)全市中小型水庫的情況進(jìn)行了詳細(xì)的勘查和記錄，并對(duì)其中的一些病險(xiǎn)水庫采取了除險(xiǎn)加固措施，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成果。

1 水庫防洪的計(jì)算方法

水庫除險(xiǎn)加固工作的開展需要從水庫的防洪計(jì)算開始，只有充分的了解水庫的防洪參數(shù)，才能為后續(xù)的水庫除險(xiǎn)加固施工提供指導(dǎo)依據(jù)。對(duì)于中小型水庫的洪水計(jì)算方法主要是通過實(shí)測(cè)暴雨，針對(duì)流域資料，再通過點(diǎn)面折減、加權(quán)平均和算術(shù)平均的計(jì)算方法對(duì)雨量進(jìn)行分析。

對(duì)于中小型水庫而言，暴雨流量資料計(jì)算比流量資料計(jì)算有著較大的優(yōu)勢(shì)，特別是在流量資料不夠完整時(shí)，這種計(jì)算方法主要是通過暴雨資料頻率分析設(shè)計(jì)暴雨、凈雨產(chǎn)流分析和會(huì)流分析3個(gè)方面來進(jìn)行確定。一般情況下，暴雨與設(shè)計(jì)洪水是同頻率的。

1.1 設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算

設(shè)計(jì)暴雨就是在符合工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)流域面積上的暴雨特性和暴雨量進(jìn)行分析繪制。設(shè)計(jì)暴雨分析計(jì)算主要有暴雨時(shí)面型、各歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨、設(shè)計(jì)面暴雨以及雨量頻率分析和暴雨特性分析等。

（1）暴雨特性分析。

暴雨特性分析主要是對(duì)該工程地區(qū)的暴雨發(fā)生規(guī)律進(jìn)行全面了解，主要從發(fā)生季節(jié)、中心位置、極值強(qiáng)度、暴雨成因、暴雨覆蓋面積以及氣候降水特征和流域地理位置情況特征進(jìn)行入手。

（2）暴雨頻率分析。

對(duì)于工程要求而言，暴雨頻率分析是確定設(shè)計(jì)暴雨的一個(gè)重要手段，通常分為兩種，一種是點(diǎn)暴雨量和面暴雨量，再根據(jù)相關(guān)的條件進(jìn)行頻率分析。

設(shè)計(jì)暴雨有一定的要求，一般是伴隨著洪水匯流歷時(shí)。點(diǎn)暴雨選樣主要是在實(shí)測(cè)系列中沒有發(fā)生最大值時(shí)，對(duì)流域內(nèi)抑或相鄰流域?qū)嶋H的特大暴雨進(jìn)行移置利用。時(shí)段暴雨頻率曲線的繪制，一般采用Cs =3.5Cv適線的P-Ⅲ頻率曲線。變差系數(shù)和均值的技術(shù)方法，再輔以適線方法，就可以進(jìn)行洪水頻率計(jì)算。

（3）設(shè)計(jì)面暴雨。

設(shè)計(jì)暴雨是由面暴雨頻率分析得到的，當(dāng)然，點(diǎn)暴雨也能夠達(dá)到這一效果。流域設(shè)計(jì)面暴雨系列是通過流域上個(gè)觀測(cè)點(diǎn)暴雨量得到的，主要是通過等雨深線法、間接法和平均算術(shù)法來計(jì)算得到的，通過點(diǎn)暴雨頻率分析結(jié)果，再對(duì)暴雨點(diǎn)面之間的相互換算關(guān)系得到設(shè)計(jì)暴雨，暴雨的點(diǎn)面關(guān)系主要有動(dòng)點(diǎn)面和定點(diǎn)定面。

（4）設(shè)計(jì)暴雨時(shí)面雨型。

作為推算設(shè)計(jì)洪水過程線路的一種重要步驟，設(shè)計(jì)暴雨時(shí)面雨型需要對(duì)不同日程雨型進(jìn)行產(chǎn)匯流結(jié)果統(tǒng)計(jì)。確定時(shí)程分配雨型有著很多種方法，較為常用的主要有長歷時(shí)同倍比放大雨型法以及同頻率相包法和典型暴雨綜合概化法。暴雨在流域面上很廣，因此產(chǎn)匯流受到嚴(yán)重的影響，就暴雨日程分配和時(shí)程分配計(jì)算一般取三天，日程分配為H第 1日=0.35×（H72-H24），H第 2日=0.65×（H72-H24），H第3日=H24。時(shí)程分配法主要是根據(jù)區(qū)域進(jìn)行時(shí)段性設(shè)計(jì)雨型分配。

1.2 產(chǎn)流分析計(jì)算

流域產(chǎn)流分析主要作用是對(duì)凈雨進(jìn)行推算，是設(shè)計(jì)洪水中不可缺少的環(huán)節(jié)。一般情況下，主要是通過扣損法和相關(guān)法來對(duì)凈雨進(jìn)行分析。作為常見的產(chǎn)流分析法，相關(guān)分析能夠?qū)搅骱徒涤曛g的關(guān)系進(jìn)行處理。在降雨和徑流本身存在良好的關(guān)系，考慮環(huán)境影響因素，如發(fā)生季節(jié)、植被狀況以及降雨強(qiáng)度和干濕程度，這些條件在一定的程度上還會(huì)使它們之間的關(guān)系更加密切。對(duì)于固定的流域，降雨強(qiáng)度和下墊面的干濕程度都必須考慮到設(shè)計(jì)流域中。

蓄滿產(chǎn)流法也是一種比較常見的設(shè)計(jì)凈雨推算方法，它主要根據(jù)設(shè)計(jì)降雨P(guān)和前期影響雨量Pa，再通過流域蓄水容量曲線上查出徑流深R 。

1.3 匯流分析計(jì)算

匯流分析法較為常用的是推理公式法，這種方法在工程中較為常用，主要是它消除了公式中的一些不確定因素，通過對(duì)洪峰徑流系數(shù)、雨強(qiáng)和匯流時(shí)間進(jìn)行相關(guān)聯(lián)系，并通過一系列的推算、概率化，從而建立相關(guān)參數(shù)公式。查看qm、H24、K之間的曲線關(guān)系，其中qm為單位面積洪峰流量，將單位洪峰量與面積F相乘，將得到最大洪峰量Qm。K的計(jì)算公式為：

2 目前病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固進(jìn)展?fàn)顩r

通過對(duì)市內(nèi)大小型水庫的防洪計(jì)算，為之后的貴溪市水庫除險(xiǎn)加固工作帶來了便利，同時(shí)已取得了不錯(cuò)的成效。2009年完成了107座小二型以上的水庫除險(xiǎn)加固工作。另外，貴溪市專門對(duì)全市小二型以上的水庫進(jìn)行了摸底調(diào)查，對(duì)全市的水庫除險(xiǎn)加固進(jìn)行詳細(xì)的科學(xué)規(guī)劃，根據(jù)實(shí)際需要制定相關(guān)的時(shí)間表和可行方案。通過與全國水庫除險(xiǎn)加固的進(jìn)度相比，貴溪市走在了其他兄弟城市前面，從全國水庫除險(xiǎn)加固情況統(tǒng)計(jì)（見表1）可以看出，國家雖然在這方面大力倡導(dǎo)，但是成果還有待提高。貴溪市對(duì)于水庫除險(xiǎn)加固方面一直是比較重視的，從招標(biāo)、合同管制、項(xiàng)目法人和工程監(jiān)管都較為嚴(yán)格，真正的實(shí)現(xiàn)“一個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)機(jī)構(gòu)、一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)再加一個(gè)技術(shù)人員”，這樣既保證工程質(zhì)量和進(jìn)度，同時(shí)也能夠有序的對(duì)病險(xiǎn)水庫實(shí)行除險(xiǎn)加固。

3 水庫加固工作中需要注意的問題

3.1 明確目標(biāo)

“十二五”期間，為保證水庫除險(xiǎn)加固工作的順利進(jìn)行，在鞏固之前勞動(dòng)成果的同時(shí)，積極推進(jìn)除險(xiǎn)防洪的新方法和新措施，加快小中型水庫的建設(shè)工作。

3.2 加強(qiáng)病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固的領(lǐng)導(dǎo)工作

事實(shí)上，一個(gè)高效的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)對(duì)于工作的開展起著積極的作用。為了加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)工作的協(xié)調(diào)和幫助，在原有的水利病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工作領(lǐng)導(dǎo)小組中，增添一些考核機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)審核的工作制度。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)督

工程項(xiàng)目的主要目的是造福于人民群眾的，必須是安全可靠的。工程進(jìn)行中要保障工序的有效進(jìn)行，避免出現(xiàn)安全方面的事故，做好工程監(jiān)督工作，工程進(jìn)度慢的也要督促，有些工程必須按規(guī)定時(shí)間完成。

3.4 建立完善的管理體制

要加大對(duì)水庫調(diào)度人員的培訓(xùn)力度，提升管理人員的調(diào)度水平和綜合素質(zhì)。要建立良好的管理運(yùn)行機(jī)制，明確責(zé)任，采用新的管理機(jī)制對(duì)水庫進(jìn)行管理。在病險(xiǎn)加固初期，首先確定建設(shè)管理制度，嚴(yán)格按照相關(guān)的水庫管理制度對(duì)水庫進(jìn)行管理，保證水庫管理的規(guī)范化和科學(xué)化。

3.5 提高地質(zhì)的勘察力度

在水庫除險(xiǎn)加固工作中，工程的地質(zhì)勘查是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，可以更加準(zhǔn)確的找出水庫的病因。因此在工程建設(shè)初期，相應(yīng)的負(fù)責(zé)部門要委托具有專業(yè)資格的地質(zhì)勘察機(jī)構(gòu)對(duì)水庫進(jìn)行全面的檢查，并提交設(shè)計(jì)所需的資料。對(duì)于交通不便、機(jī)械設(shè)備無法運(yùn)入的工地，要使用試坑取樣和人工鉆的方法來達(dá)到勘察地質(zhì)的目的。

3.6 對(duì)相關(guān)的水庫設(shè)施進(jìn)行改造

對(duì)于具有防洪調(diào)蓄功能的水庫，要提高水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)。首先要對(duì)大壩進(jìn)行加高，提高水庫調(diào)蓄洪水的能力，降低洪峰對(duì)水庫造成的影響。其次要增建溢洪道，提高泄洪量。

通過上述兩種方法的綜合治理，可以提升水庫的調(diào)蓄庫容，提升水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)，提高下泄流量。對(duì)于建成的水庫，在運(yùn)行一段時(shí)間后，要對(duì)工程的安全情況進(jìn)行鑒定。對(duì)于比較重要的水庫，要盡可能的對(duì)壩高進(jìn)行增加。對(duì)于存在比較嚴(yán)重質(zhì)量問題或者防洪標(biāo)準(zhǔn)不高的水庫，要及時(shí)進(jìn)行加固和擴(kuò)建。

另外，大多數(shù)的病險(xiǎn)水庫都存在著管理設(shè)施（如：雨水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、防汛調(diào)度系統(tǒng)、防汛道路、防汛物資倉庫等）不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況，需進(jìn)行改進(jìn)?？梢栽鲈O(shè)水文水情測(cè)報(bào)自動(dòng)化系統(tǒng)、通信預(yù)警系統(tǒng)、大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)等管理設(shè)施，以便更好地提升水庫的防洪防御能力。

4 結(jié) 語

水利建設(shè)項(xiàng)目是服務(wù)于人民的，它存在的前提必須是保證人民的生命安全。因此水庫的除險(xiǎn)加固工作一直都是一項(xiàng)重要的任務(wù)，只有充分認(rèn)識(shí)水庫防洪工作的重要性，才能夠從根本上做好水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)與施工。

[1] 何兆高.淺談水庫除險(xiǎn)加固工程監(jiān)理[J].技術(shù)與市場(chǎng).2010(09)

[2] 李觀念.淺議水庫大壩除險(xiǎn)加固工程[J].中國高新技術(shù)企業(yè).2009(17)

[3] 林海金.廈門地區(qū)小型病險(xiǎn)水庫土石壩防滲技術(shù)探討[J].科技與企業(yè)2011(08)

水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院獲2013年度大禹科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)

2013年度大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)近日揭曉。水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院作為第一單位完成的《水工程基礎(chǔ)和邊坡軟弱面穩(wěn)定分析方法研究及應(yīng)用》項(xiàng)目獲大禹科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，參與的《中國節(jié)水型社會(huì)建設(shè)理論技術(shù)體系及其實(shí)踐應(yīng)用》獲大禹科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

《水工程基礎(chǔ)和邊坡軟弱面穩(wěn)定分析方法研究及應(yīng)用》由水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、長江院、中國水科院、中水北方公司共同完成。該項(xiàng)目廣泛收集了國內(nèi)外相關(guān)資料，開展了必要的巖體試驗(yàn)，對(duì)巖體抗剪強(qiáng)度取值方法、含軟弱面的重力壩基礎(chǔ)和壩肩邊坡抗滑穩(wěn)定分析方法、安全控制標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究。

該項(xiàng)目的主要研究成果已在多項(xiàng)工程的壩基深層抗滑和邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算分析中得到應(yīng)用，取得了較好的效果。

（溫立成 供稿）

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.01.012

TV122

B

1008-1305（2014）01-0033-03

江少東（1976年-），男，工程師。