大壩防洪安全評價中防洪專題的確定原則

沈 靜，張秀麗（國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014）

大壩防洪安全評價中防洪專題的確定原則

沈 靜，張秀麗
（國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014）

防洪復(fù)核專題確立是大壩安全定檢中十分重要的工作，在對以往防洪專題確定因素大量統(tǒng)計分析基礎(chǔ)

上，在《水電站大壩運行安全評價導(dǎo)則》中提出了防洪專題確定原則，給出背景成果。

大壩；防洪專題；確定原則

0　前言

防洪復(fù)核專題的確立是大壩安全定檢中十分重要的工作，需要投入大量的人力物力，依據(jù)什么原則確定防洪復(fù)核專題十分關(guān)鍵，因此在本次《水電站大壩運行安全評價導(dǎo)則》編制工作中，這是需要重點突破的工作內(nèi)容之一。在對以往定檢工作防洪專題確定因素大量統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上，在《水電站大壩運行安全評價導(dǎo)則》中提出了防洪專題確定原則。

1　以往防洪復(fù)核專題確定情況歸納總結(jié)

通過對過去三輪定期檢查確立防洪復(fù)核專題的情況進行統(tǒng)計，前三輪定期檢查共有124座大壩進行了188次防洪專題復(fù)核，對這些防洪專題復(fù)核的原因進行了歸納、總結(jié)，主要有以下幾種。

1.1標(biāo)準(zhǔn)改變及規(guī)范修訂

大壩各類設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等曾經(jīng)過多次的修編，隨著歷次更新，大壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)、計算方法等也會有所變化。原標(biāo)準(zhǔn)偏低的大壩就可能面臨需要提高防洪標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致防洪能力不足的問題。經(jīng)統(tǒng)計，約有28次（約占188次的14.9%）因為防洪標(biāo)準(zhǔn)改變而進行了防洪復(fù)核，防洪標(biāo)準(zhǔn)為硬性條件，一旦經(jīng)分析論證防洪標(biāo)準(zhǔn)需提高，均需要計算與標(biāo)準(zhǔn)匹配的設(shè)計、校核洪水，必要時復(fù)核壩頂高程。如回龍山大壩，建于文革期間，建設(shè)階段洪水標(biāo)準(zhǔn)確定為50年設(shè)計、200年校核。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范GB 50201-1994《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和DL 5180-2003《水電樞紐工程等級及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》，洪水標(biāo)準(zhǔn)為500~100年設(shè)計、2 000~1 000年校核。據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》的6.2.4條規(guī)定；“低水頭或失事后損失不大的水庫樞紐工程的擋水和泄水建筑物，經(jīng)過專門論證，并報主管部門批準(zhǔn)，其校核防洪標(biāo)準(zhǔn)可降低一級”。1997年10月，原國家電力公司以安運技[1997]17號文批復(fù)原東北電管局，同意回龍山大壩按100年設(shè)計、500年校核。因此，目前本工程合法而又合理的洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是：100年設(shè)計、500年校核。

松山大壩壩型為混凝土面板堆石壩，但1988年原初步設(shè)計、1997年技施設(shè)計、2003年蓄水安鑒時均采用《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定進行壩頂高程復(fù)核，2009年首次定檢時則調(diào)整采用新版DL/T5359-2007《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》、DL/ T5016-1999《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》的公式，重新計算了波浪爬高、壩頂高程。

經(jīng)統(tǒng)計，有12次因計算方法改變進行了復(fù)核計算（非單純原因），主要包括壩址洪水改為入庫洪水計算（8次）、洪水頻率計算方法改變（3次）、洪水過程線放大方法改變（1次）等。如緊水灘、石塘、安砂、上猶江、鐵門關(guān)大壩均計算了入庫洪水；新豐江洪水過程線原采用同頻率放大，現(xiàn)采用分段倍比放大；陳村大壩洪水頻率計算方法原為暴雨推求輔以洪水資料直接法，1988年首次定檢時改為實測直接法；云峰大壩1990年首次定檢時，洪峰、洪量的計算方法由矩法改為適線法。

另有映秀灣大壩因震后重建蓄水安鑒需要進行了防洪復(fù)核。

由此歸納出3條設(shè)計洪水及調(diào)洪復(fù)核原則為：“①設(shè)計規(guī)范修訂，有關(guān)防洪安全標(biāo)準(zhǔn)、洪水計算與調(diào)洪演算方法、參數(shù)取值和安全指標(biāo)等發(fā)生了變化，或規(guī)范中增加了新的內(nèi)容和要求；②原批復(fù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，以往未進行過防洪專題復(fù)核的，應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范進行復(fù)核；③大壩經(jīng)過改建或擴建，改變了工程等別和建筑物級別，或因下游環(huán)境變化或保護要求提高而需調(diào)整大壩級別，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)的”。

1.2入庫流量改變

約有13次（約占6.9%）因入庫流量改變而進行了防洪復(fù)核，導(dǎo)致入庫流量改變的主要原因有上游大壩建成、梯級聯(lián)調(diào)等。若入庫流量改變，必須進行防洪復(fù)核。太平哨大壩因為桓仁、回龍、太平哨水庫洪水聯(lián)合調(diào)度導(dǎo)致入庫流量改變；富春江大壩因為新安江、富春江聯(lián)調(diào)導(dǎo)致入庫流量改變；八盤峽大壩考慮龍羊峽、劉家峽聯(lián)調(diào)；青溪考慮棉花灘建成后影響；天生橋二級考慮天生橋一級建成后影響。

由此歸納出1條防洪復(fù)核原則為：“水庫運行調(diào)度中出現(xiàn)了與原設(shè)計水庫調(diào)度成果有較大偏差”。

1.3洪水系列延長

經(jīng)統(tǒng)計，約有113次（約占60.1%）因為需要洪水延長而進行復(fù)核的情況，其中約有9次（約占4.8%）是單純性為了延長洪水系列而進行的復(fù)核，延長的原因主要有：

（1）原壩址實測資料系列較短，如拉浪首次定檢時，1959~1970年為壩址（拉浪水文站）實測成果，之前為插補得到。1971~1991年，積累了20多年實測入庫洪水資料。根據(jù)SL 44-2006《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》中的1.0.7條款“工程地址或其上、下游鄰近地點具有30年以上實測和插補延長的流量資料，應(yīng)……”、DL/T 5105-1999《水電工程水利計算規(guī)范》中的4.2.3條款“徑流系列資料年限應(yīng)根據(jù)設(shè)計水電工程的特點確定，對于季調(diào)節(jié)以上的水庫，徑流系列資料的年限應(yīng)不少于30年”，由此對原系列的要求為有實測的30年以上，若還未達到，則運行期實測系列增加后，應(yīng)進行設(shè)計洪水復(fù)核。

（2）實測洪水資料增加較多，如漁子溪首次定檢，延長了1972~1989年共18年實測資料，之前系列考慮了耿達站插補延長；明臺首次定檢延長1991~2007年共17年；烏江渡首次定檢延長1974~ 1989年共16年等。我國較多水庫是在20世紀(jì)60~ 70年代建立的，首次定檢時積累了較長的實測洪水資料，因此較多大壩進行了設(shè)計洪水復(fù)核。

由此歸納出2條設(shè)計洪水復(fù)核原則：“①上次洪水復(fù)核水文系列未超過30年，不滿足規(guī)范要求；②距上次洪水復(fù)核，實測系列已延長超過上次計算系列長度的一半，或?qū)崪y系列延長雖未超過上次計算系列長度的一半，但有不利影響的”。

1.4出現(xiàn)大洪水

經(jīng)統(tǒng)計，約有85次（約占45.2%）因為出現(xiàn)大洪水而進行了防洪復(fù)核，其中約有15次（約占8.0%）是因為單純性的出現(xiàn)大洪水而進行的復(fù)核。

當(dāng)洪水超過上次洪水復(fù)核時的實測最大洪水時，進行復(fù)核才有必要。若此次洪水超過歷史洪水，則肯定有必要進行復(fù)核，并且需要加入歷史特大洪水系列中。當(dāng)之前的實測洪水均較小，缺乏可比性時，需要查看發(fā)生洪水重現(xiàn)期與工程級別，一般100年設(shè)計的大壩，可能出現(xiàn)20年以上洪水就有必要進行復(fù)核；而500年設(shè)計的大壩，可能出現(xiàn)50年甚至100年以上洪水才有必要復(fù)核，因此從重現(xiàn)期判斷需要結(jié)合具體工程。

由此，可以歸納出1條設(shè)計洪水的復(fù)核原則為：“超過實際發(fā)生的最大洪水（或最大雨量）和歷史洪水”。

1.5出現(xiàn)不利洪水過程

經(jīng)統(tǒng)計，約有45次（約占23.9%）因為出現(xiàn)不利洪水過程而進行了防洪復(fù)核。如豐滿大壩保壩設(shè)計采用的洪水典型為1953年和1960年型，均為單峰型；首次定檢1996年復(fù)核時增加了1995年的前主后次雙峰型洪水。2004年白山、豐滿水庫防洪聯(lián)合調(diào)度方案選擇了1953年和1960年單峰型洪水過程線、1995年的前主后次雙峰型洪水過程線和1991年兩峰相當(dāng)后峰稍大雙峰型洪水過程線做典型；2010年第三次定檢復(fù)核時又增加了2010年洪水典型。

由此歸納出1條設(shè)計洪水復(fù)核原則為：“典型洪水（典型暴雨）過程有更加不利的情況出現(xiàn)”。若經(jīng)分析認(rèn)為需要修改典型洪水過程的，則需要進行調(diào)洪復(fù)核。

1.6庫容、泄流能力變化

經(jīng)統(tǒng)計，約有32次（約占17.0%）因庫容改變進行了防洪復(fù)核。若庫容減小已影響調(diào)洪庫容、水位庫容曲線的，均應(yīng)采用最新復(fù)測成果進行調(diào)洪復(fù)核，青銅峽、新安江等均采用最新復(fù)核成果進行了調(diào)洪計算。

泄洪建筑物實際尺寸與設(shè)計偏差較大、設(shè)計泄流曲線與實際偏差較大、或下游行洪受阻導(dǎo)致泄洪設(shè)施泄流能力降低的應(yīng)重新復(fù)核泄流曲線，必要時采用最新復(fù)測成果進行調(diào)洪復(fù)核。經(jīng)統(tǒng)計，約有28次（約占14.9%）因泄流曲線變化進行了調(diào)洪復(fù)核。如豐滿二次定檢、紅石首次定檢、新安江首次和二次定檢時調(diào)洪復(fù)核均采用了新的泄流曲線。

經(jīng)統(tǒng)計，有13次因洪水調(diào)度方案改變、1次因機組擴機、4次因考慮分期洪水等原因進行調(diào)洪復(fù)核，如安砂、上硐、回龍寨等洪水調(diào)度方案均有改變；另有考慮梯級聯(lián)調(diào)需要改變洪水調(diào)度方案的，如古田溪一級、大化。機組擴機一般不改變洪水情況，但鐵門關(guān)承擔(dān)下游庫爾勒地區(qū)的防洪任務(wù)，需要控制最大下泄（包括機組發(fā)電流量），擴機后機組發(fā)電流量加大，由此泄洪洞下泄流量應(yīng)減小，調(diào)洪成果增加。

由此歸納出3條調(diào)洪復(fù)核原則為：“①洪水調(diào)度方案改變；②水庫防洪庫容減少；③泄洪設(shè)施泄流能力降低（包括下游行洪受阻）”。

2　防洪復(fù)核專題確定原則

根據(jù)上述歸納總結(jié)和分析成果，給出了《水電站大壩運行安全評價導(dǎo)則》4.4.5～4.4.7三條防洪有關(guān)專題確定原則。

（1）出現(xiàn)下列情況之一時，僅應(yīng)進行洪水專題復(fù)核：

①上次洪水復(fù)核水文系列未超過30年，不滿足規(guī)范要求。

②距上次洪水復(fù)核，實測系列已延長超過上次計算系列長度的一半；或?qū)崪y系列延長雖未超過上次計算系列長度的一半，但有不利影響的。

③超過實際發(fā)生的最大洪水（或最大雨量）和歷史洪水；典型洪水（典型暴雨）過程有更加不利的情況出現(xiàn)。

④經(jīng)分析有必要進行復(fù)核的工程。

（2）出現(xiàn)下列情況之一時，僅應(yīng)進行洪水調(diào)節(jié)專題復(fù)核：

①洪水專題復(fù)核成果超出了原設(shè)計洪水的洪峰、洪量5%以上。

②洪水調(diào)度方案改變。

③水庫防洪庫容減少。

④泄洪設(shè)施泄流能力降低（包括下游行洪受阻）。

（3）專項復(fù)測主要是復(fù)測水庫庫容。出現(xiàn)下列情況之一的水庫應(yīng)進行庫容復(fù)測，復(fù)測成果應(yīng)給出現(xiàn)狀庫容曲線、死庫容、防洪庫容、調(diào)洪庫容變化數(shù)據(jù)：

①淤積或圍墾等比較嚴(yán)重影響調(diào)洪庫容的。

②在排除泄流能力降低和不利洪水過程影響因素后，在實際防洪調(diào)度中洪水位與設(shè)計值有較大偏差的。

3　結(jié)語

在對以往三輪定檢中防洪復(fù)核專題進行分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，確定了《水電站大壩運行安全評價導(dǎo)則》中防洪復(fù)核專題的基本原則，這是大壩安全管理工作的又一突破，對后續(xù)定檢工作防洪專題的開展與深入具有指導(dǎo)意義。

Title:Determination principles for the flood study in flood control safety assessment//by SHEN Jing and ZHANG Xiu-li//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy Administration

Determination of flood study is of great importance in dam periodical inspection.Based on the statistics of determination factors in the past experience and combined with research results,the determination principles were advanced in the Guide for safety assessment of hydropower dams in operation,for reference.

large dam;flood study;determination principle

TV697.1

A

1671-1092（2015）01-0067-03

2015-01-20

沈 靜（1981-），女，江蘇常熟人，碩士研究生，從事大壩安全管理研究。

作者郵箱：shen_j3@ecidi.com