江西省水庫安全鑒定中防洪復(fù)核若干問題探討

虞 慧，胡 強(qiáng)，胡國平，彭圣軍，熊 威

(1.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029；2.江西省水工程安全工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330029)

0 引 言

根據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》[1](水建管[2003]271號(hào))和《江西省大中型水庫大壩定期安全鑒定實(shí)施辦法》[2]([2017]44號(hào))(以下簡稱《江西省定鑒辦法》)規(guī)定“大壩實(shí)施定期安全鑒定制度，首次安全鑒定應(yīng)在竣工驗(yàn)收5年內(nèi)進(jìn)行，以后每隔6～10年進(jìn)行一次”，因此，江西省自2017年陸續(xù)開展大、中型水庫定期安全鑒定，相應(yīng)的省級(jí)水行政主管部門通過劃分時(shí)間節(jié)點(diǎn)的方式對(duì)需要進(jìn)行定期安全鑒定的水庫進(jìn)行規(guī)劃，同時(shí)相應(yīng)的地市水行政主管部門通過“建立大、中型水庫定期安全鑒定周報(bào)制度”等相關(guān)措施將該項(xiàng)工作落實(shí)到位。通過以上措施對(duì)水庫進(jìn)行定期“全面體檢”，有利于水庫的安全，有助于對(duì)水庫的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行全面掌控。

根據(jù)《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[3](SL258-2017)(以下簡稱《導(dǎo)則》)的相關(guān)規(guī)定，防洪能力復(fù)核分為防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算、調(diào)洪演算、大壩抗洪能力復(fù)核等章節(jié)，主要流程為①有入庫洪水資料或附近有水文測(cè)站的，通過入庫實(shí)測(cè)洪水資料或水文比擬法等方法推求設(shè)計(jì)洪水；無相關(guān)水文測(cè)站的，通過雨量資料或是查《江西省暴雨洪水查算手冊(cè)》[4](2010版)(以下簡稱2010版《手冊(cè)》)等資料推求設(shè)計(jì)洪水；②將本次復(fù)核的設(shè)計(jì)洪水成果與歷次初步設(shè)計(jì)階段、安全鑒定階段的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以確定采用的設(shè)計(jì)洪水成果；③將確定好的洪水成果通過調(diào)洪演算確定各特征水位；④將復(fù)核后的各特征水位進(jìn)行壩頂高程或防浪墻頂高程以及防滲體頂高程復(fù)核，同時(shí)對(duì)水庫的泄洪安全性進(jìn)行復(fù)核；⑤作出防洪能力復(fù)核結(jié)論，并對(duì)防洪安全性進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。本文就安全鑒定工作中防洪復(fù)核實(shí)地資料的調(diào)查及復(fù)核的若干問題進(jìn)行探討。

1 資料收集與現(xiàn)場(chǎng)檢查

在水庫現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，資料收集和現(xiàn)場(chǎng)檢查同時(shí)段進(jìn)行。水文專業(yè)設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)易忽略實(shí)地資料的調(diào)查及復(fù)核。筆者認(rèn)為，水文設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)應(yīng)注意以下內(nèi)容：①詢問。水庫有無實(shí)測(cè)洪水、雨量資料；水庫自最近一次除險(xiǎn)加固后，上、下游有無發(fā)生變化以及對(duì)水庫的影響程度；水庫歷次險(xiǎn)情。②收集。水庫各階段的初步設(shè)計(jì)報(bào)告(含技術(shù)施工設(shè)計(jì)報(bào)告、改擴(kuò)建報(bào)告)、安全鑒定報(bào)告、調(diào)度規(guī)程報(bào)告、防洪應(yīng)急預(yù)案以及年度運(yùn)行管理報(bào)告。③查勘。查勘現(xiàn)場(chǎng)的重點(diǎn)為泄洪建筑物。查看泄洪建筑物能否滿足安全泄洪條件，能否宣泄最大洪水、泄洪霧化對(duì)壩肩穩(wěn)定的影響、泄洪對(duì)下游河道的影響。同時(shí)還需要對(duì)泄洪建筑物的結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行判定，這將直接影響泄洪安全。例如豐城某水庫，其泄洪設(shè)施為泄洪隧洞，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查，泄洪隧洞洞身出現(xiàn)裂縫和破損，這將直接影響下泄洪水能否安全宣泄。

2 基礎(chǔ)資料復(fù)核

水庫的基礎(chǔ)資料復(fù)核是防洪復(fù)核中最基本也是最重要的環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)資料包括水庫的流域特征參數(shù)(壩址以上流域面積、主河道長度、河道比降)、水位～面積～庫容關(guān)系以及泄洪建筑物的水位～泄量關(guān)系。

2.1 流域特征參數(shù)

流域特征參數(shù)采用地形圖量算得出，當(dāng)本次復(fù)核結(jié)果與歷次量算結(jié)果較為接近時(shí)，會(huì)沿用原設(shè)計(jì)的成果。在此處需要注意的是梯級(jí)水庫，復(fù)核時(shí)會(huì)沿用上游水庫的基礎(chǔ)資料和忽略對(duì)上游水庫進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。例如江西省萍鄉(xiāng)市的鍋底潭水庫，其上游建有河江水庫，通過對(duì)兩者初步設(shè)計(jì)報(bào)告比較，兩份報(bào)告的河江水庫流域參數(shù)存在差異，因此需要重新復(fù)核河江水庫流域參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行防洪復(fù)核計(jì)算。再如，江西省宜春市的小灣水庫，在其歷次階段的報(bào)告中僅受上游羅灣水庫的影響，本次安全鑒定查勘到，在羅灣水庫和小灣水庫之間有在建的抽水蓄能電站，此時(shí)就需要分析其上游2座水庫(水電站)對(duì)小灣水庫的影響。因此在水庫流域參數(shù)復(fù)核中，一定要充分了解上游已建和在建水利工程。

2.2 水位～面積～庫容關(guān)系

受經(jīng)費(fèi)和時(shí)間限制，安全鑒定階段不可能對(duì)庫區(qū)進(jìn)行重新測(cè)量，會(huì)沿用原設(shè)計(jì)成果，但原設(shè)計(jì)成果采用老版地形圖，水庫可能存在淤積等情況，原水位～面積～庫容關(guān)系不能有效反應(yīng)水庫的現(xiàn)實(shí)情況，此時(shí)可采用新版地形圖對(duì)水面以上的水位～面積～庫容關(guān)系進(jìn)行校正，這樣能有效提高準(zhǔn)確性。

2.3 水位～泄量關(guān)系

在復(fù)核泄洪建筑物的水位～泄量關(guān)系時(shí)，要注意現(xiàn)狀泄洪建筑物與設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容是否吻合，由于水庫施工時(shí)做了設(shè)計(jì)變更可能會(huì)導(dǎo)致初設(shè)報(bào)告內(nèi)容和水庫現(xiàn)狀不一致，這種情況在首次安全鑒定、資料缺乏和已除險(xiǎn)加固完工程的水庫中體現(xiàn)得尤為明顯。

3 洪水標(biāo)準(zhǔn)

在《導(dǎo)則》中明確對(duì)水庫的工程等別、建筑物級(jí)別和防洪標(biāo)準(zhǔn)是否符合《防洪標(biāo)準(zhǔn)》[5](GB50201-2014)和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[6](SL252-2017)等規(guī)范要求進(jìn)行復(fù)核，在安全鑒定過程中，只要復(fù)核洪水標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范范圍內(nèi)仍沿用最近一次除險(xiǎn)加固的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是將最近一次除險(xiǎn)加固的報(bào)告與其對(duì)應(yīng)的批復(fù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)。

4 設(shè)計(jì)洪水

4.1 采用實(shí)測(cè)流量資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水

當(dāng)水庫流域內(nèi)或附近有合適的水文測(cè)站，設(shè)計(jì)洪水優(yōu)先采用水文站的實(shí)測(cè)流量資料進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算。在安全鑒定時(shí)，繼續(xù)沿用近期除險(xiǎn)加固采用的水文測(cè)站資料，并對(duì)水文測(cè)站的資料序列進(jìn)行延長。在此處值得注意的是，水文測(cè)站不能盲目沿用，需要對(duì)水文資料的“三性”(可靠性、一致性、代表性)進(jìn)行進(jìn)一步核查。例如，江西省鉛山縣的鐵路坪水文站，位于倫潭水利樞紐下游，因2014年倫潭水庫開始蓄水，受水庫調(diào)蓄影響，需要對(duì)2014年以后的洪水序列進(jìn)行還原計(jì)算。

4.2 采用暴雨資料計(jì)算設(shè)計(jì)洪水

(1)雨量站資料

設(shè)計(jì)暴雨采用由實(shí)測(cè)暴雨資料與地區(qū)綜合法的暴雨參數(shù)進(jìn)行比較。雖然水庫壩址雨量站的短歷時(shí)資料不多或序列不夠長，但仍可以采用齊全的逐日降雨資料，將一日和24 h降雨資料進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而驗(yàn)證采用暴雨參數(shù)的合理性。

(2)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)段選取

采用暴雨途徑計(jì)算設(shè)計(jì)洪水時(shí)，設(shè)計(jì)洪峰流量和洪量的大小與采用的設(shè)計(jì)暴雨總歷時(shí)和計(jì)算時(shí)段有關(guān)。按照2010版《手冊(cè)》提供的暴雨雨型分配，設(shè)計(jì)暴雨采用24 h或72 h，計(jì)算時(shí)段采用1 h或3 h或6 h。一般而言，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí)段選取的原則為：當(dāng)水庫壩址集水面積小于150 km2，尤其是小于100 km2時(shí)，無論是采用推理公式法還是瞬時(shí)單位線法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，計(jì)算時(shí)段宜采用1h，否則，設(shè)計(jì)洪峰流量可能偏??；當(dāng)水庫壩址集水面積大于150 km2，尤其是大于200 km2時(shí)，無論是采用推理公式法還是瞬時(shí)單位線法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，應(yīng)采用72h設(shè)計(jì)暴雨，否則，設(shè)計(jì)洪峰流量和洪量均偏小。若原設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)暴雨總歷時(shí)或計(jì)算時(shí)段未按上述原則選取時(shí)，宜按照上述原則選取設(shè)計(jì)暴雨總歷時(shí)或計(jì)算時(shí)段重新計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。

(3)設(shè)計(jì)洪水過程線

根據(jù)《江西省定鑒辦法》，“防洪能力復(fù)核時(shí)，若經(jīng)推求的設(shè)計(jì)洪水成果(洪峰、洪量)未超過原設(shè)計(jì)洪水，可不進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算及抗洪能力復(fù)核”。有些水庫出現(xiàn)安全鑒定復(fù)核的洪峰流量大于原設(shè)計(jì)，但是洪量小于原設(shè)計(jì)洪水成果，或與之相反的情況，在這些情況下，需要對(duì)洪水過程進(jìn)行分析，必要時(shí)通過調(diào)洪演算來確定采用結(jié)果。

(4)引水工程來水

為充分利用水資源，有些水庫通過引水工程將水引入水庫，此時(shí)需要確定引水工程的流域特征值，對(duì)引水工程進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水及調(diào)洪演算，再將引入流量和設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行疊加計(jì)算。再如有些水庫采用引水渠引水，只需確定引水渠的最大過流能力，引用流量應(yīng)按渠道過水能力進(jìn)行控制。

5 調(diào)洪演算

水庫調(diào)洪演算的結(jié)果和調(diào)洪規(guī)則密切相關(guān)，有控泄規(guī)則的水庫和下游河道的安全泄量息息相關(guān)。調(diào)洪計(jì)算前，要將近期設(shè)計(jì)報(bào)告、調(diào)度規(guī)程及防洪應(yīng)急預(yù)案等資料進(jìn)行對(duì)照分析，看其規(guī)則是否一致。例如江西省余江縣某水庫，其設(shè)計(jì)報(bào)告中下游安全泄量為150 m3/s，其調(diào)度規(guī)程和防洪應(yīng)急預(yù)案中下游安全泄量為94 m3/s，但三份報(bào)告的校核水位和設(shè)計(jì)水位是一致的，遇到這種情況就需要對(duì)原設(shè)計(jì)的成果重新進(jìn)行復(fù)核分析計(jì)算，并向業(yè)主和設(shè)計(jì)單位確認(rèn)。

6 抗洪能力復(fù)核

水庫抗洪能力復(fù)核包括大壩壩頂高程的復(fù)核、泄洪建筑物的安全性復(fù)核。根據(jù)復(fù)核計(jì)算得出的壩頂高程、防浪墻頂高程和防滲墻體頂高程與現(xiàn)狀進(jìn)行比較，判斷其是否滿足規(guī)范要求。

當(dāng)鑒定水庫為土石壩時(shí)，參照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](SL274-2001)；當(dāng)鑒定水庫為重力壩時(shí)，參照《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[8](SL25-2006)及《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[9](SL319-2005)；當(dāng)鑒定水庫為拱壩時(shí)，參照《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[10](SL282-2003)和《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL25-2006)，根據(jù)相關(guān)章節(jié)進(jìn)行壩頂高程復(fù)核計(jì)算。

在此處值得注意的是近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)和下泄洪水安全，在《導(dǎo)則》中規(guī)定，“當(dāng)水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩抗洪能力不滿足規(guī)范要求，但滿足近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)要求；或水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩抗洪能力滿足規(guī)范要求，但洪水不能安全下泄時(shí)，大壩防洪安全性可評(píng)為B級(jí)”，在設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中易忽略近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)，易直接采用設(shè)計(jì)和校核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水庫的防洪安全性進(jìn)行評(píng)級(jí)。

7 結(jié) 語

水庫防洪能力復(fù)核是水庫安全鑒定中重要的一環(huán)，也是水工等其它章節(jié)的前提，因此面對(duì)水文徑流條件各不相同、資料條件各異的水庫，要給予更多的耐心和細(xì)心，并有針對(duì)性的對(duì)不同的水庫進(jìn)行計(jì)算，通過對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析判定合理性并得出最終的結(jié)論。