某工程洪水調(diào)節(jié)和防洪特征水位選擇

□曹婷婷（新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局）

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某工程洪水調(diào)節(jié)和防洪特征水位選擇

□曹婷婷（新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局）

水利樞紐工程的規(guī)劃設(shè)計，首先要進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算并合理確定庫容和相應(yīng)的庫水位，要根據(jù)河流的水文條件、工程的地形地質(zhì)條件，文章通過調(diào)節(jié)計算，從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行全面綜合的分析論證，確定樞紐工程的各種特征水位及相應(yīng)的庫容值。這些特征水位值體現(xiàn)著樞紐工程利用和正常工作的各種特定要求，它們也是規(guī)劃設(shè)計階段確定主要水工建筑物的尺寸（如壩高和溢洪道大?。浪愎こ掏顿Y、效益的基本依據(jù)。

洪水調(diào)節(jié)，防洪，特征水位，選擇

1　概況

下坂地水利樞紐工程是塔里木河流域近期綜合治理規(guī)劃中唯一的山區(qū)水利樞紐工程。該工程位于塔里木河主要源流之一的葉爾羌河支流塔什庫爾干河中下游，距塔什庫爾干縣縣城45km，距喀什市315km，距葉河干流控制斷面卡群渠首190km。

下坂地水利樞紐工程，控制塔什庫爾干河的多年平均徑流量10.91億m3，在75%年份，下坂地水庫替代廢棄的16座平原水庫蓄水，限制剩余24座平原水庫的蓄水量及蓄水時間，減小平原水庫的蒸發(fā)滲漏損失及河道損失4.17億m3，多年調(diào)節(jié)年內(nèi)年際水量3.20億m3，75%年份下坂地向灌區(qū)提供春旱供水6.20 億m3，使灌區(qū)灌溉保證率由12.67%提高到77%。

由于下坂地水庫工程可促進(jìn)節(jié)水，是開采利用地下水資源的可靠電能基礎(chǔ)，是實現(xiàn)水資源聯(lián)合調(diào)度的龍頭。有了生態(tài)水量，加上河道的疏浚，葉河能完成向塔里木河的輸水目標(biāo)。

2　洪水調(diào)節(jié)和防洪特征水位的選擇

2.1正常蓄水位的選擇

2.1.1進(jìn)行電力補償

可研階段，按照塔里木河流域近期綜合治理對葉河的要求及下坂地水庫工程任務(wù)，正常蓄水位在2960 m的基礎(chǔ)上，按2.50 m一個間隔，上、下浮動，對2955，2957，2960，2962，2965 m五個方案進(jìn)行了調(diào)節(jié)結(jié)果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的全面比較。為進(jìn)一步分析下坂地水庫的調(diào)節(jié)性能，根據(jù)下坂地可研報告審查會期間專家意見，又分析計算了下坂地水庫不進(jìn)行電力補償?shù)乃芩嬎悖扑]采用2960 m方案?？裳袑彶橐庖姙椋骸盎就馑畮煺Ｐ钏粸?960 m”。

2.1.2不進(jìn)行電力補償

為進(jìn)一步復(fù)核水庫正常蓄水位2960 m方案的工程效益特征參數(shù)，本階段對增加2a后的實測資料分析的徑流系列進(jìn)行了分析計算，復(fù)核分析按下坂地水庫不進(jìn)行電力補償方式。初設(shè)階段與可研階段，下坂地水庫壩址徑流量即使年際有變化，年內(nèi)分配有變化，平原水庫多年平均損失水量略有減少，下坂地水庫多年平均春旱補水量略有增加；本階段對發(fā)電引水洞的復(fù)核及優(yōu)化計算，洞徑從5.61 m變?yōu)?.20 m，水頭損失有所增加，使發(fā)電效益有所降低?？傊б嫣卣髦笜?biāo)變化不大，表明下坂地水庫正常蓄水位2960 m是合理的。

2.2死水位選擇

下坂地水庫死水位在可研階段比較過2910，2915，2920 m三個方案，結(jié)果表明：隨著死水位的抬高，下坂地電站的保證出力降低，水庫蓄滿率升高，從替代平原水庫蓄水量來看，死水位2920 m方案，水庫蓄滿率較高，未能充分發(fā)揮下坂地水庫控制塔什庫爾干河地表徑流的目的，替代平原水庫的蓄水量較小。

2920m方案比2915 m方案平原水庫多年平均多蓄水量多蓄0.24億m3，由此產(chǎn)生的蒸發(fā)滲漏損失量死水位2920 m比2915 m多0.08億m3，2920 m方案不但單位水資源量成本浪費較大，而且灌區(qū)春旱供水保證率不滿足要求，不予考慮。

考慮水庫泥沙淤積對死水位的影響，根據(jù)水庫庫岸坍塌方量及泥沙淤積計算結(jié)果，下坂地水庫泥沙淤積形態(tài)為三角洲，水庫運行50a與100a后，壩前淤積灘面高程分別為2897 m及2899 m；水工建筑物的布置對死水位的要求，壩址處河底高程為2893 m，地形地質(zhì)條件及泥沙淤積決定了發(fā)電引水洞進(jìn)口底板設(shè)計高程為2905 m，發(fā)電引水洞洞徑5.20 m，正常工作要求有一定的淹沒深度，因此，從電站正常運行來看，死水位選定2915 m比較合適。

2.3洪水調(diào)節(jié)和防洪特征水位的選擇

2.3.1下坂地水庫設(shè)計、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)

下坂地水庫洪水因受氣候的影響，來洪呈現(xiàn)一日一峰，洪峰流量不大但歷時長，洪量較大。因資料樣本的限制，設(shè)計洪水采用5日洪水作為典型洪水過程進(jìn)行分析計算，相應(yīng)推出設(shè)計洪水和校核洪水過程。

下坂地水庫校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000 a一遇，其洪峰流量Qm為1310 m3/s，相應(yīng)最大24，72，120 h洪量分別為0.84億，2.33億，3.56億m3。五日洪水逐日洪量統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1　五日洪水逐日洪量統(tǒng)計表

通過上表可以充分反應(yīng)下坂地壩址處洪水一日一峰，峰不高、量很大。根據(jù)實測洪水資料，塔什庫爾干河洪水過程歷時并不限于五日洪水，最長的洪水歷時超過21日。因此在保證樞紐工程防洪安全的前提下，應(yīng)盡量使每日洪水在當(dāng)日盡可能泄完，以避免庫內(nèi)由于多日連續(xù)蓄洪引起水位升高，威脅樞紐防洪安全。根據(jù)以上對洪水過程的分析，確定泄洪建筑物的泄洪規(guī)?？刂圃?50 m3/s左右。

依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，下坂地水庫樞紐為大型Ⅱ等工程，其永久擋水、泄水建筑物按2級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。正常運用的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇，非常運用的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000 a一遇，不同洪水標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2　水庫永久擋水、泄水建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)及量值表

2.3.2洪水調(diào)節(jié)計算原則

下坂地水庫屬河道型水庫，從保守角度考慮，考慮靜庫容進(jìn)行計算；塔什庫爾干河屬于少泥沙河流，在洪水調(diào)節(jié)計算中不考慮蓄洪過程中的泥沙沖淤影響；下坂地水庫下游均為高山峽谷區(qū)，無重要的防洪任務(wù)。樞紐可不專設(shè)防洪庫容，洪水調(diào)節(jié)從正常擋水位起調(diào)，其下泄流量不受下游限制；在洪水調(diào)節(jié)過程中，不考慮電站部分參與泄洪；下坂地水庫樞紐為“一洞兩首”的泄洪建筑物，在正常情況下，洪水主要由泄洪底洞宣泄。當(dāng)洪水超過底洞最大泄量或底洞因故無法正常投入運用，表孔側(cè)槽溢洪洞投入泄洪，確保工程防洪安全。

2.3.3水庫洪水調(diào)節(jié)計算

下坂地水庫布置泄洪建筑物及泄洪能力為：泄洪洞孔口底坎高程2902 m，弧門孔口5 m×6 m，進(jìn)口壓力短管孔流。表孔側(cè)堰溢洪洞，堰頂高程2960 m，側(cè)堰寬50 m。

下坂地水庫不設(shè)汛限水位，洪水調(diào)節(jié)從正常蓄水位2960 m起調(diào)。調(diào)洪計算成果見表3。從表中可以看出：設(shè)計洪水位為2963.21 m，最大泄流536 m3/s；校核洪水位為2964.58 m，僅比正常蓄水位高4.58 m，滯洪庫容0.99億m3，最大泄流920 m3/s，最大庫容8.67億m3。

表3　調(diào)洪計算成果表

3　結(jié)論

下坂地水利樞紐工程防汛特征水位對應(yīng)的預(yù)警時間是綜合多場典型洪水從警戒水位上漲到保證水位的時間間隔，同時增加了一定的預(yù)留時間，故而是一個綜合的預(yù)警時間。此外，文章對下坂地水利樞紐工程的防洪特征水位確定原則、機理方法以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了探討，可以參照文章的建議結(jié)合本工程實際情況，檢驗制定其各特征水位，同時必須根據(jù)洪水特性、堤防工程的防御標(biāo)準(zhǔn)及工程所在地社會經(jīng)濟(jì)狀況等綜合確定防汛特征水位。

［1］胡大瓊.南壘河防洪斷面防汛特征水位修訂分析［J］.水土保持應(yīng)用技術(shù)，2011（1）：21-22.

［2］謝鳳浩.淺談梅州市江河防汛特征水位的調(diào)整［J］.廣東水利水電，2008（7）：48-50.

（責(zé)任編輯：左英勇）

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曹婷婷（1985-），女，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理工作。

2016-04-21