克孜爾水庫除險(xiǎn)加固前后調(diào)蓄能力對比分析

吳建明

（克孜爾水庫管理局，新疆 拜城 842313）

克孜爾水庫除險(xiǎn)加固前后調(diào)蓄能力對比分析

吳建明

（克孜爾水庫管理局，新疆 拜城 842313）

通過對克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程前后的防洪能力、泄流能力、蓄水能力三方面的對比分析，便于準(zhǔn)確把握水庫加固后承擔(dān)的調(diào)蓄能力，對水庫除險(xiǎn)加固工程后的運(yùn)行提供了可參考依據(jù)。

克孜爾水庫；防洪；蓄水；分析

1 概述

克孜爾水庫地處渭干河流域，是該流域唯一一座大（Ⅰ）型Ⅰ等控制性水利樞紐工程。工程任務(wù)以灌溉、防洪為主，兼顧發(fā)電。流域處于中緯度大陸深處，屬于大陸性溫帶干燥氣候，多年平均降水量104mm，多年平均蒸發(fā)量2353.6mm，多年平均入庫流量83.1m3/s，年徑流量為26.2×108m3。水庫控制下游庫車、沙雅、新和三縣灌區(qū)，目前灌溉面積為25.5×104hm2。

由于水庫運(yùn)行以來遭遇多次大洪水和地震，造成水庫現(xiàn)有防洪能力嚴(yán)重不足，壩頂、防浪墻與心墻頂高度均不滿足要求，溢洪道泄槽邊墻高度不足，副壩右壩肩 F2斷層帶防滲處理效果下降等情況。2009年克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程進(jìn)行開工建設(shè)，至 2011年完工。經(jīng)過3年的實(shí)踐運(yùn)行，水庫各項(xiàng)指標(biāo)均能實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)加固工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)。鑒于此，本文將通過除險(xiǎn)加固工程前后水庫的調(diào)蓄能力變化情況進(jìn)行對比分析，充分了解加固后水庫所能承擔(dān)的調(diào)蓄能力，確保水庫對下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和重要防護(hù)設(shè)施提供有力的保障。

2 調(diào)蓄能力對比分析

克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程完工以后，主壩、副壩、溢洪道、泄洪排沙涵洞及發(fā)電引水洞加固工程、F2斷層防滲墻工程、右壩肩加固工程、水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)等都已經(jīng)全部達(dá)到除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)要求。在各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生改變的情況下，水庫的調(diào)蓄能力相對除險(xiǎn)加固之前也有了相應(yīng)的變化。下面通過防洪能力、泄流能力、蓄水能力三個方面在除險(xiǎn)加固前后進(jìn)行對比分析。

2.1 防洪能力對比分析

2.1.1 洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防對比

除險(xiǎn)加固工程前，水庫所采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)為水庫建成初期根據(jù)克孜爾站洪水分析作為水庫防洪依據(jù)，按1000年一遇洪水設(shè)計(jì)，10000年一遇洪水校核進(jìn)行洪水設(shè)防。而除險(xiǎn)加固工程后，一方面由于水文系列的延長，另一方面由于進(jìn)入 90年代后期以來，渭干 河進(jìn) 入大 洪水 多 發(fā)年 群，在 1999、2002、2007、2010年先后發(fā)生多場大洪水，洪水頻次發(fā)生改變。在除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中對原設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，變?yōu)榘?00年一遇設(shè)計(jì)、5000年一遇校核進(jìn)行洪水設(shè)防。

表1 克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程前后洪水標(biāo)準(zhǔn)對比統(tǒng)計(jì)表

從表 1可以看出水庫在除險(xiǎn)加固前后洪水標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)防頻率方面有所改變，所對應(yīng)的洪峰流量也相應(yīng)有所變化。百年一遇洪水在水庫加固后洪峰流量相比增加了 1247m3/s，而千年一遇和萬年一遇洪水在加固后調(diào)整為五百年一遇和五千年一遇，洪峰流量相比之前分別增加了 1494m3/s和 4216m3/s。防洪標(biāo)準(zhǔn)在前后發(fā)生變化主要是由于水文系列和大洪水頻次增加而進(jìn)行的調(diào)整。

2.1.2 防洪高水位對比

克孜爾水庫除險(xiǎn)加固采取增高壩高方案，主壩加高3.6m，副壩加高4.2m，設(shè) 5m高防浪墻。由于水庫需要承擔(dān)下游防洪任務(wù)，在下游防洪標(biāo)準(zhǔn)未發(fā)生改變的情況下，此次加固后防洪高水位采用1151.89m，而加固前的防洪高水位為1146.4m，防洪高水位相應(yīng)提高了 5.49m。當(dāng)水庫庫水位超過防洪高水位時，根據(jù)上游來水情況，依據(jù)調(diào)度原則進(jìn)行洪水調(diào)度。除險(xiǎn)加固后在運(yùn)行初期主汛期仍采用加固前的 1142m作為防洪限制水位，防洪高水位的提高，相應(yīng)的防洪庫容則由之前的 1.42億 m3提高為 3.81億 m3，防洪庫容增加了 2.39億 m3。

2.2 泄流能力對比分析

克孜爾水庫的泄水建筑物包括泄洪排沙涵洞、溢洪道和發(fā)電引水洞。泄洪排沙涵洞為雙孔無壓低拱涵鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于主壩和副壩加高至1158.2m高程，相應(yīng)的泄洪排沙涵洞閘井平臺加高至與壩頂同高。加固前的進(jìn)口孔口和涵洞尺寸滿足現(xiàn)有的泄量要求，未進(jìn)行改建。因此根據(jù)閘門的壓力流態(tài)公式可知，隨著壩體加高，只有孔頂以上水深發(fā)生改變，其它均未發(fā)生改變，泄洪排沙涵洞泄流能力未發(fā)生太大的變化。

溢洪道為5孔實(shí)用型溢流堰，由于壩體加高，對應(yīng)的閘頂高程加高 4.2m至 1158.2m。由于溢洪道泄量增加較多，泄槽段在保持現(xiàn)有的底寬不變的情況下泄槽邊墻需要加高。根據(jù)溢洪道的開敞式型式，根據(jù)泄流公式可知，泄流能力相比除險(xiǎn)加固之前增加一倍。

發(fā)電引水涵洞為壩下壓力涵洞，除險(xiǎn)加固時由于閘井平臺低于校核洪水位，只是將對應(yīng)的閘頂高程加高與壩頂同高。發(fā)電引水與加固前一致，未發(fā)生改變。3大泄水建筑物泄流能力除險(xiǎn)加固工程前后對比情況詳見表 2。

表2 克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程前后泄流能力對比統(tǒng)計(jì)表

2.3 蓄水能力對比分析

克孜爾水庫地處干旱內(nèi)陸地區(qū)，水庫的灌溉調(diào)節(jié)作用顯得尤為突出。除險(xiǎn)加固工程不僅要提升水庫的防洪能力，更重要的是要提高水庫的蓄水能力，才能滿足灌區(qū)日益擴(kuò)大的灌溉需水要求，發(fā)揮水庫在渭干河流域的調(diào)節(jié)作用。

2.3.1 正常蓄水位對比

水庫至建成起到除險(xiǎn)加固工程前，水庫經(jīng)歷建成初期的試運(yùn)行期，同時又面臨洪水和地震對水庫造成的右壩肩防滲體系的破壞，副壩右壩肩 F2斷層帶防滲處理效果的下降等原因，水庫在多年的蓄水過程中，控制蓄水位從未超過正常蓄水位1149.6m，根據(jù)水庫除險(xiǎn)加固前多年非汛期蓄水情況看，最高蓄水位為1148.8m。除險(xiǎn)加固工程后，正常蓄水位1149.6m特征水位與之前保持一致，未作提高設(shè)置。水庫在各種工況條件達(dá)到設(shè)計(jì)要求情況下，從 2011年逐步提高蓄水位至 1149.51m，至2014年蓄水位緩步提升至 1149.56m，逐步過渡至正常蓄水位。除險(xiǎn)加固前后水庫在春秋兩季的蓄水能力得到有效提升。

2.3.2 汛期增加可蓄水量對比

克孜爾水庫未進(jìn)行除險(xiǎn)加固前，由于防洪能力嚴(yán)重不足，汛期采用靜態(tài)的限制水位控制。以致出現(xiàn)汛前不敢攔蓄，汛后放棄尾洪，平均每年因此而產(chǎn)生的棄水量在 0.69億 m3。

除險(xiǎn)加固工程后，克孜爾水庫根據(jù)水庫的防洪能力，實(shí)行動態(tài)限制水位分期控制，前、后汛期適時抬高汛限水位，增蓄部分前汛洪水資源，攔蓄后汛尾洪水量，實(shí)行分期蓄水，提高了水庫的蓄水能力，減少汛期棄水量。詳見表 3。

表3 克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程前后蓄棄水對比統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語

通過克孜爾水庫水庫除險(xiǎn)加固工程前后調(diào)蓄能力對比分析可知，在除險(xiǎn)加固工程完工后，相比加固前水庫抗洪能力達(dá)標(biāo)，且有一定裕度，而且水庫泄水建筑物泄流安全性得到進(jìn)一步改善，保證設(shè)計(jì)及校核洪水安全泄放，同時水庫的蓄水能力也得到了很大的改觀。

［1］蔡躍波.新疆維吾爾自治區(qū)克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程蓄水安全鑒定報(bào)告［R］.南京：南京水利科學(xué)研究院，2010.

［2］余才渭.新疆渭干河克孜爾水庫設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.烏魯木齊：新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，1995.

［3］鄭忠.新疆克孜爾水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.烏魯木齊：新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2008.

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B

1672-2469（2015）08-0066-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2015.08.021

吳建明（1957年—），男，工程師。