希尼爾水庫防洪安全復(fù)核分析

吳新新

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫管理局，新疆庫爾勒841000）

希尼爾水庫防洪安全復(fù)核分析

吳新新

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫管理局，新疆庫爾勒841000）

本文以希尼爾水庫為例，圍繞水庫設(shè)計(jì)洪水復(fù)核、壩頂超高復(fù)核與水庫潰壩影響3方面展開了論述，結(jié)果表明：水庫在主汛期有839萬m3庫容富余，具備調(diào)蓄區(qū)間入庫洪水能力，水庫防洪安全性有保障；壩頂超高復(fù)核表明，防滲體頂高程（916.50m）滿足規(guī)范要求；水庫潰壩對大壩下游威脅極大，應(yīng)加強(qiáng)水庫安全管理，提高水庫應(yīng)急管理水平。

水利水電工程；大壩；防洪安全；希尼爾水庫

1工程概況

希尼爾水庫位于新疆庫爾勒市西尼爾鎮(zhèn)境內(nèi)，是利用世界銀行貸款與塔里木河流域近期綜合治理資金建設(shè)的一座中型平原水庫［1］，為塔里木河流域近期綜合治理工程之一，同時(shí)也是開都-孔雀河流域骨干水利工程。水庫從孔雀河第一分水樞紐引水，經(jīng)庫塔干渠總干渠輸水注入。水庫以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧下游生態(tài)輸水、水產(chǎn)養(yǎng)殖與旅游等功能。

水庫工程包括主壩、副壩、引水閘、放水閘、分水閘及附屬設(shè)施等。壩頂寬6m，壩長7650m，上游壩坡1∶2.5，下游壩坡1∶2；壩體防滲采取斜鋪復(fù)合膜，壩基防滲，根據(jù)地質(zhì)情況的不同，分別采取PE塑膜、塑性混凝土防滲墻與水泥土攪拌樁防滲墻3種不同形式。

2設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

2.1地表徑流

希尼爾水庫位于孔雀河流域中部的一個(gè)洼地中，是一座以灌溉為主并向塔里木河下游供給生態(tài)水的注入式反調(diào)節(jié)平原水庫，從孔雀河第一分水樞紐引水并經(jīng)庫塔干渠總干渠輸水。利用博斯騰湖作為多年調(diào)節(jié)水庫，孔雀河水源基本在人工控制下，水量穩(wěn)定。希尼爾水庫蓄水期基本為冬季孔雀河流域上的鐵門關(guān)、石灰窯2級電站“棄水”；孔雀河水質(zhì)清澈，水庫泥沙淤積小。水庫處于山前削蝕平原區(qū)，因暴雨而形成的徑流短暫，且大部分流失于山前第四系戈壁砂礫石層中，徑流形成的搬運(yùn)能力弱，不會對庫盤造成淤積危害。因此，希尼爾水庫無承擔(dān)攔蓄孔雀河天然徑流及洪水任務(wù)，僅受周邊低山區(qū)的暴雨及春季融雪洪水影響。

2.2設(shè)計(jì)洪水分析

2.2.1初設(shè)階段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)《希尼爾水庫初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，對水庫東北部的魯格塔格山區(qū)及沖洪積平原所產(chǎn)生的暴雨洪水進(jìn)行計(jì)算，采用的參數(shù)為集水面積105km2、暴雨強(qiáng)度24mm，洪量計(jì)算值為252萬m3。但暴雨產(chǎn)生季節(jié)為灌溉用水高峰期，水庫處于低水位運(yùn)行期，因此這對水庫安全運(yùn)行不會造成影響。

2.2.2蓄水安全鑒定階段設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

在2003年初的蓄水安全鑒定階段，設(shè)計(jì)單位委托巴州水文水資源局對希尼爾水庫東北部魯格塔格山區(qū)的暴雨洪水重新進(jìn)行了分析計(jì)算，其結(jié)果如下：

（1）按面積比擬法計(jì)算洪峰流量。巴州水文水資源局曾于1988年在希尼爾水庫東北部的相鄰流域進(jìn)行了洪水調(diào)查，并發(fā)現(xiàn)了一條洪溝中的洪水遺址。該洪溝與希尼爾水庫北部東西洪溝極為相似，而且2條溝出山口的距離僅8km。據(jù)當(dāng)時(shí)調(diào)查，前者洪峰流量為27.1m3/s，并由此推算該溝100年一遇的洪峰流量為50.1m3/s，其洪溝的集水面積為47.7km2。東溝匯流面積為54km2，西溝匯流面積為32km2。希尼爾水庫2條洪溝的洪峰流量可以東北部洪溝作為參證溝，按面積比擬法（按面積進(jìn)行線性比擬）計(jì)算如下：Q東洪溝=（50.1/47.7）×54=56.6m3/s；Q西洪溝=（50.1/47.7）×32=33.6m3/s。

（2）按推理公式法計(jì)算洪峰流量。巴州水文水資源局采用推理公式法計(jì)算的參數(shù)及洪峰流量如下：東洪溝流域面積54km2，溝長8km，縱坡33%，Q東洪溝=55.0m3/s；西洪溝流域面積32km2，溝長3km，縱坡32%，Q西洪溝=36.0m3/s。巴州水文水資源局推薦的設(shè)計(jì)洪峰流量是取以上2種方法計(jì)算結(jié)果的平均值，即東、西洪溝100年一遇洪峰流量：Q東洪溝1%=（56.6+55.0）/2=55.8m3/s。Q西洪溝1%=（33.6+38.3）/2=36.0m3/s。因此，希尼爾水庫的入庫洪峰流量為91.8m3/s。

（3）洪量計(jì)算。按照《新疆維吾爾自治區(qū)中小流域設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集》計(jì)算，希尼爾水庫可能遭遇100年一遇的暴雨洪量計(jì)算參數(shù)如下：24h點(diǎn)暴量為60mm；105km2流域面積中產(chǎn)流區(qū)域?yàn)?6km2；山區(qū)暴雨點(diǎn)面關(guān)系系數(shù)為0.977，由此算出面雨量=60×0.977=58.6mm；尉犁縣該洪溝地區(qū)產(chǎn)水系數(shù)為0.24；因此，洪量WP=1%=（F×P×0.24）×1000=（86×58.6×0.24）×1000=121萬m3。

（4）春季洪水量分析。希尼爾水庫附近的庫魯克山較低，無永久性冰川和積雪，冬季無較厚積雪。春季積雪融化速度較慢，難以形成洪峰匯入希尼爾水庫。經(jīng)復(fù)核認(rèn)為，希尼爾水庫因不受春季洪水威脅，且夏季復(fù)核洪量也僅為121萬m3（小于初設(shè)階段131萬m3），因此，工程設(shè)計(jì)采用初設(shè)值是安全的。

（5）水庫主汛期的防洪安全性分析。希尼爾水庫是一座注入式反調(diào)節(jié)的平原水庫，鑒于大壩已出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏問題，主汛期最高水位控制在913.00m以下，相應(yīng)的主汛期最大蓄水庫容8961萬m3，與一期總庫容相比，尚余839萬m3庫容。在希尼爾水庫水源孔雀河的來水量受人工控制的情況下，能夠容納庫區(qū)天然洪水量，具備調(diào)蓄區(qū)間入庫洪水能力?？梢?，按目前主汛期水位的控制要求，現(xiàn)狀情況下主汛期希尼爾水庫的防洪安全性是有保障的。

3壩頂超高復(fù)核

希尼爾水庫一期庫容為0.98×108m3，正常蓄水位913.60m。根據(jù)現(xiàn)行《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），壩頂超高按下式計(jì)算［2-4］：

式中：Y—壩頂超高，m；R—最大波浪在壩坡上的爬高，m，采用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算波浪的平均波高和平均波周期；E—最大風(fēng)壅水面高度，m；A—安全加高，m。

式中：K—綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；W—風(fēng)速，m/s；D—吹程，km；h—水深，m；β—風(fēng)向和壩軸線的法線方向的夾角，°；g—重力加速度，取9.81m/s2。

設(shè)計(jì)階段壩頂超高計(jì)算見表1。本次壩頂超高復(fù)核采用設(shè)計(jì)階段的壩頂超高計(jì)算結(jié)果。

表1壩頂超高計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上計(jì)算，確定壩頂高程916.50m，對于超高不能滿足要求的壩段，采取壩頂設(shè)防浪墻增加超高。因此，西副壩不設(shè)防浪墻，主壩2+436～3+100、東副壩7+100～7+650壩段設(shè)0.9m高防浪墻，主壩3+100～6+750壩段設(shè)1.4m高防浪墻，主壩6+750～7+100壩段設(shè)1.2m高防浪墻。在防浪墻高度變化處，采用漸變墻高連接。

從現(xiàn)場檢查來看，主壩及東副壩壩頂所設(shè)防浪墻底未與上游面板防滲復(fù)合土工膜結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合?？梢姡罎B體頂高程（916.50m）滿足規(guī)范的不低于正常運(yùn)用靜水位的要求，但現(xiàn)狀情況壩頂防浪墻底未與防滲體結(jié)合，不滿足規(guī)范要求。

4水庫潰壩影響分析

希尼爾水庫地理位置十分重要，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重險(xiǎn)情，將極大威脅下游安全。根據(jù)《希尼爾水庫防洪應(yīng)急預(yù)案》，水庫主壩潰壩將會主要淹設(shè)下游西尼爾鎮(zhèn)的西尼爾村、團(tuán)結(jié)村、庫爾勒市開發(fā)區(qū)排水復(fù)線以及218國道及興平渠，對周邊富利達(dá)粘聚纖維廠也會造成一定損失。興平渠的沖毀將造成其所轄灌區(qū)0.67萬hm2耕地農(nóng)作物損失。

5防洪安全綜合評價(jià)

對希尼爾水庫設(shè)計(jì)洪水復(fù)核、壩頂超高復(fù)核與水庫潰壩影響這3個(gè)方面進(jìn)行論述，結(jié)果表明：

（1）希尼爾水庫按現(xiàn)狀工程規(guī)模屬中型水庫，設(shè)計(jì)批復(fù)工程等別為Ⅲ等，大壩為2級建筑物，其他主要建筑物級別為3級。由于水庫是一座注入式反調(diào)節(jié)的平原水庫，按目前主汛期水位的控制要求，主汛期最大蓄水庫容8961萬m3，與一期總庫容相比，尚余839萬m3庫容，具備調(diào)蓄區(qū)間入庫洪水能力，現(xiàn)狀情況下做好主汛期庫水位的控制，水庫的防洪安全性是有保障的。

（2）壩頂超高復(fù)核表明，防滲體頂高程（916.50m）滿足規(guī)范的不低于正常運(yùn)用靜水位的要求。

（3）希尼爾水庫潰壩對大壩下游威脅極大，應(yīng)加強(qiáng)水庫安全管理，提高水庫應(yīng)急管理水平。

綜上所述，根據(jù)文獻(xiàn)［5］，希尼爾水庫工程防洪安全性綜合評定為“A級”。建議應(yīng)按永久性擋水結(jié)構(gòu)新建壩頂防浪墻，并解決壩頂防浪墻底與上游壩坡復(fù)合土工膜防滲體的結(jié)合問題。

［1］SL252-2000.水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］梁新平.淺析新疆墨玉縣防洪工程中的堤防設(shè)計(jì)［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2013（07）：53-56.

［3］賈瑞紅.水庫在防洪作業(yè)中實(shí)現(xiàn)水資源防洪系統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)度［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2013（06）：13-15.

［4］賈瑞紅.多目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模型在水庫防洪調(diào)度中的應(yīng)用研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014（01）：36-38.

［5］SL258-2000.水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則［S］.

TV122+.3

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1008-1305（2016）03-0061-03

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.03.025

2016-04-01

吳新新（1975年—），女，會計(jì)師。