馬樓水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程規(guī)模確定

【摘要】馬樓水庫(kù)是三義寨引黃濟(jì)商工程中的重要調(diào)蓄建筑，運(yùn)行直接影響到商丘市灌溉用水，對(duì)商丘經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也起到舉足輕重的作用。除險(xiǎn)加固工程旨在解決水庫(kù)大壩、泄洪閘及灌溉閘的病險(xiǎn)問(wèn)題，工程建成后，有效改善水庫(kù)運(yùn)行條件，擴(kuò)大供水量，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益顯著，技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。在闡釋除險(xiǎn)加固必要性的基礎(chǔ)上，確定洪水標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、分析水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式，確定工程規(guī)模。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；工程規(guī)模

馬樓水庫(kù)位于河南省商丘市虞城縣賈寨鎮(zhèn)東北部約6km的黃河故道上，地理位置在東經(jīng)115°45′～115°49′，北緯34°33′～34°35′之間，是黃河故道上七座串聯(lián)梯級(jí)水庫(kù)中上游第五座，是一座以灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)。水庫(kù)于1958年元月建成蓄水，控制流域面積1155km2，水庫(kù)以上多年平均徑流量7307萬(wàn)m3，水庫(kù)區(qū)間多年平均徑流量3990萬(wàn)m3，庫(kù)區(qū)面積12km2，涉及河南省虞城縣和山東省單縣，設(shè)計(jì)灌溉面積8萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)灌溉保證率50%。目前水庫(kù)的主要作用是引黃調(diào)蓄，以保證虞城縣農(nóng)田灌溉和養(yǎng)殖用水。

1、水庫(kù)除險(xiǎn)加固的必要性

馬樓水庫(kù)為大躍進(jìn)的產(chǎn)物，于1958年元月建成蓄水，死水位51.50m，死庫(kù)容30萬(wàn)m3，興利水位（汛限水位）55.00m，相應(yīng)庫(kù)容1100萬(wàn)m3，主要由主壩、副壩、溢洪道、灌溉閘組成。主壩長(zhǎng)1110m，副壩長(zhǎng)1713m，為均質(zhì)土壩。溢洪道位于主壩左岸。原泄洪閘位于左壩肩，但在1961年大水時(shí)被沖毀報(bào)廢。目前，主壩、副壩、溢洪道、灌溉閘和觀測(cè)設(shè)施等均存在不同程度的病險(xiǎn)問(wèn)題，而且水庫(kù)保護(hù)區(qū)內(nèi)有河南省虞城縣和山東省單縣兩個(gè)縣、85萬(wàn)畝耕地及60萬(wàn)人口以及隴海鐵路、連霍高速、310國(guó)道等重要交通樞紐，水庫(kù)防洪安全非常重要。由于馬樓水庫(kù)建在黃河故道上，而黃河故道又為地上懸河，致使馬樓水庫(kù)成為懸?guī)?，其?kù)水位高于兩岸保護(hù)區(qū)地面6～8m，加之馬樓水庫(kù)存在很多質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重威脅著其下游及兩側(cè)保護(hù)區(qū)的安全，影響了水庫(kù)效益的發(fā)揮，制約了商丘市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，已成為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的心腹大患，亟需進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程以消除安全隱患。

2、洪水標(biāo)準(zhǔn)確定

馬樓水庫(kù)控制流域面積1155km2，水庫(kù)正常蓄水位55.00m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容1100萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積8萬(wàn)畝，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）及《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，馬樓水庫(kù)的工程等級(jí)為Ⅲ等，中型水庫(kù)，相應(yīng)永久性主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。對(duì)照水庫(kù)工程水工建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為50～20年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為300～100年一遇，鑒于水庫(kù)防洪安全的重要性，本次除險(xiǎn)加固，馬樓水庫(kù)的主要建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期，設(shè)計(jì)為50年，校核為200年。

3、洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

本次除險(xiǎn)加固擬采用兩種方案進(jìn)行比較：方案一，擴(kuò)大泄洪閘規(guī)模，壩高不變，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算；方案二，維持泄洪閘規(guī)模不變，加大壩高或增加防浪墻，并分別進(jìn)行水庫(kù)調(diào)洪演算。

3.1 H～V曲線選用

馬樓水庫(kù)的水位～庫(kù)容（H～V）曲線采用《河南省中型水庫(kù)資料匯編（第五分冊(cè)）》（2000年2月）中的水位～庫(kù)容（H～V）曲線，見(jiàn)圖1.

3.2 H～q曲線繪制

根據(jù)各方案泄洪閘閘孔尺寸，分別計(jì)算出各自在不同水位下的泄流量，繪制水庫(kù)水位～泄量關(guān)系（H～q）曲線，見(jiàn)圖2，3。

3.3 水庫(kù)調(diào)洪演算

根據(jù)設(shè)計(jì)洪水、庫(kù)容曲線、泄流曲線和水庫(kù)的防洪調(diào)度運(yùn)用方式進(jìn)行馬樓水庫(kù)的調(diào)洪演算。調(diào)洪演算成果見(jiàn)表1。

4、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

4.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核成果

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）以及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》之規(guī)定，壩頂高程不得低于正常運(yùn)用或非常運(yùn)用的水庫(kù)靜水位加相應(yīng)的超高，馬樓水庫(kù)主壩壩頂高程58.50m，副壩壩頂高程61.04m?；颈３衷购殚l和擴(kuò)大泄洪閘規(guī)模情況下，防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核成果見(jiàn)表2。

4.2 水庫(kù)抗洪能力復(fù)核

4.2.1 方案一（擴(kuò)大泄洪閘規(guī)模）

在正?；蚍浅＿\(yùn)用情況下，馬樓莊水庫(kù)50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為56.20m，200年一遇校核洪水位為56.79m，均不大于水庫(kù)現(xiàn)狀允許最高靜庫(kù)水位，主、副壩壩頂應(yīng)有高程均不大于現(xiàn)有壩頂高程的下限，且相差不大，從防洪安全上考慮該方案是合理的。

4.2.2 方案二（泄洪閘規(guī)模不變）

在正常或非常運(yùn)用情況下，馬樓水庫(kù)50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為57.40m，200年一遇校核洪水位為58.17m，均高于水庫(kù)現(xiàn)狀允許最高靜庫(kù)水位，因此防洪安全不能滿足要求。采用增加主壩壩高（最大0.59m）的條件下才能滿足防洪要求，而馬樓水庫(kù)主壩較長(zhǎng)，壩坡較緩，增加壩高勢(shì)必增加筑壩土方和大壩護(hù)坡工程量，而且增加泄洪閘兩岸岸墻高度，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此該方案不太合理。

5、水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式

馬樓水庫(kù)除攔蓄部分天然徑流外，主要靠上游鄭閣水庫(kù)供水充庫(kù)作為灌庫(kù)水源。馬樓水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行原則是：在確保大壩安全前提下，以灌溉為主，同時(shí)兼顧防洪和水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益。

5.1 洪水調(diào)度

根據(jù)商政辦〔2011〕60號(hào)文要求，汛期要嚴(yán)格執(zhí)行《商丘市中型水庫(kù)2011年汛期控制運(yùn)用計(jì)劃》。馬樓水庫(kù)原設(shè)計(jì)正常蓄水位和防洪限制水位均為55.00m，水庫(kù)調(diào)洪運(yùn)用方式為在汛期當(dāng)水位達(dá)到55.00m時(shí)，當(dāng)閘門泄流能力大于入庫(kù)流量時(shí)，合理開(kāi)啟泄洪閘閘門孔數(shù)及開(kāi)啟高度，保持水位在55.00m；當(dāng)泄洪閘泄流能力小于入庫(kù)流量時(shí)，水庫(kù)按最大泄流能力閘門全開(kāi)泄流。

5.2 興利調(diào)度

采用七級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，水庫(kù)興利調(diào)度原則是：引黃應(yīng)盡量避開(kāi)汛期含沙量高峰期間引水，要汛前蓄水，興利調(diào)度起調(diào)水位按各水庫(kù)汛限水位。鄭閣水庫(kù)以上四座水庫(kù)興利調(diào)度原則是：鄭閣水庫(kù)以上主要供水對(duì)象是城市供水，同時(shí)兼顧農(nóng)田灌溉和水庫(kù)水產(chǎn)養(yǎng)殖用水。確保先工業(yè)、后農(nóng)業(yè)、保生活的興利調(diào)度原則，而且根據(jù)商丘市第四水廠引水水位要求，鄭閣水庫(kù)最低供水水位不得低于58.00m。鄭閣以下水庫(kù)興利調(diào)度的原則是：確?？菟旰涂菟谵r(nóng)田灌溉用水，同時(shí)兼顧水庫(kù)水產(chǎn)養(yǎng)殖用水。

6、結(jié)語(yǔ)

確定洪水標(biāo)準(zhǔn)后，通過(guò)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、分析水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式，確定工程任務(wù)規(guī)模：水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，死水位51.50m，相應(yīng)庫(kù)容30萬(wàn)m3；興利水位為55.00m，相應(yīng)庫(kù)容1100萬(wàn)m3；汛限水位為55.00m，相應(yīng)庫(kù)容1100萬(wàn)m3；50年一遇設(shè)計(jì)防洪水位56.20m，水庫(kù)庫(kù)容2077萬(wàn)m3，200年一遇校核防洪水位56.79m，水庫(kù)庫(kù)容2569萬(wàn)m3。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：徐紅利（1981-），女（漢族），河南安陽(yáng)人，工程師，在職碩士研究生，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。