水庫溢洪道泄洪方案的比選研究

伏世紅

(大連市水務(wù)集團(tuán)工程建設(shè)有限公司，遼寧 大連 116000)

1 泄洪方案研究的背景

九龍水庫位于瓦房店市嵐崮河中游的九龍街道前關(guān)村，總庫容2869萬m3，是一座集防洪、灌溉、城鎮(zhèn)供水和養(yǎng)殖為一體的中型水庫。水庫現(xiàn)狀為100a一遇洪水設(shè)計，2000a一遇洪水校核，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要建筑物級別為3級。工程抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。水庫樞紐工程包括大壩、溢洪道、輸水洞。

《九龍水庫大壩安全鑒定》評價水庫為“三類壩”，建議盡快進(jìn)行水庫除險加固，在加固前嚴(yán)格控制水庫調(diào)度運用，加強巡查監(jiān)測，確保水庫安全運行。經(jīng)南京大壩中心對《九龍水庫大壩安全鑒定》核查，提出202國道處低矮分水嶺參與泄洪，應(yīng)作為應(yīng)急措施，不應(yīng)參與調(diào)洪的問題，水利部大壩管理中心對九龍水庫下發(fā)的《九龍水庫三類壩安全鑒定成果核查意見》中指出，工程存在的主要問題之一為溢洪道下游“202國道分水嶺埡口非常情況下泄洪會導(dǎo)致埡口表土剝離、沖刷”、“建議采取措施消除險情隱患”，因此將解決埡口過流問題作為除險加固的主要內(nèi)容之一。

2 泄洪方案的難點分析

溢洪道泄洪方案的難點是溢洪道的重建方案與202國道低矮分水嶺處防洪處理方案的相互結(jié)合。

現(xiàn)狀低矮分水嶺處過流斷面順?biāo)鞣较驗?02國道，道路兩側(cè)均為果園，如維持原設(shè)計校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000a一遇，同時低矮分水嶺處安全泄洪或不泄洪，采取以下3種方案進(jìn)行比選：①在低矮分水嶺處做防護(hù)，相當(dāng)于修建非常溢洪道；②在低矮分水嶺處增設(shè)副壩；③擴(kuò)建溢洪道，降低校核洪水位。

2.1 方案1在低矮分水嶺處修建非常溢洪道

在低矮分水嶺處修建非常溢洪道，能夠安全泄洪進(jìn)行調(diào)洪計算，2000a一遇校核洪水位44.72m，計算壩頂高程45.66m，現(xiàn)狀壩頂高程45.10m，高于校核水位及正常運用水位加0.5m；現(xiàn)狀防浪墻頂高程為46.1m，高于復(fù)核壩頂高程45.66m，滿足規(guī)范要求。

該方案需在低矮分水嶺處修建溢洪道，修建非常溢洪道需增加投資約500萬元左右，征地約5000m2左右。修建非常溢洪道建筑物將與既有202國道產(chǎn)生交叉，對202國道產(chǎn)生影響，需向國家級主管部門履行相關(guān)手續(xù)。

2.2 方案2在低矮分水嶺處修建副壩

如在低矮分水嶺處修建副壩，現(xiàn)有溢洪道進(jìn)行泄洪，進(jìn)行調(diào)洪計算結(jié)果為2000a一遇校核洪水位45.39m，計算壩頂高程是46.31m，現(xiàn)狀壩頂高程45.10m，低于校核水位；現(xiàn)狀防浪墻頂高程為46.1m，低于復(fù)核壩頂高程46.31m，不滿足規(guī)范要求，因此仍需將現(xiàn)狀溢洪道擴(kuò)建。

該方案需在低矮分水嶺處修建副壩，修建副壩工程需增加投資約350萬元左右，需征地約8000m2左右。修建副壩需將202國道局部抬高4.2m，對202國道產(chǎn)生影響，需向國家級主管部門履行相關(guān)手續(xù)。

2.3 方案3擴(kuò)建溢洪道

該方案將既有溢洪道過流能力提高，降低校核洪水位，使低矮分水嶺處不過流。

過流控制斷面大部分高程均高于43.00m，除險加固工程溢洪道工程措施是拆除重建，所以考慮擴(kuò)大溢洪道過流寬度、降低溢洪道堰頂高程等方法，將校核水位控制在43.00m以下，使202國道處低矮分水嶺在校核洪水情況下不過流。

九龍水庫現(xiàn)狀為100a一遇洪水設(shè)計，2000a一遇洪水校核。經(jīng)復(fù)核，當(dāng)嵐崮河遭遇2000a一遇洪水時，嵐崮水庫潰壩流量為3134.52m3/s，與區(qū)間洪水疊加后，九龍水庫2000a一遇設(shè)計洪峰流量為4972.52m3/s，溢洪道堰頂降低2m，同時過流寬度由現(xiàn)狀的21m拓寬至49m，校核洪水位為43.10m，略高于43.00m，不能滿足低矮分水嶺處不過流的要求，且此種方案將使溢洪道投資增加近1倍，同時需將溢洪道需擴(kuò)寬處建筑物等全部拆除重建，破壞左壩肩處小山包防滲工程。

2.4 各方案分析

方案1在低矮分水嶺修建非常溢洪道及方案2在低矮分水嶺處增設(shè)副壩，不僅增加工程投資，且對202國道產(chǎn)生安全性的影響，需向國家級主管部門履行相關(guān)手續(xù)，并且工程征占地，實施難度大。方案3擴(kuò)建溢洪道，征地范圍內(nèi)的建筑物全部拆除，工程量大，投資大，是既有溢洪道拆除重建投資的2倍，而且對左壩肩自然山體和建筑物破壞較大，對水庫安全存在隱患。因此維持2000a一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溢洪道除險加固，202國道分水嶺埡口不泄洪的限制條件較多，工程難以實施，建議合理降低校核洪水標(biāo)準(zhǔn)[1-2]。

表1 溢洪道泄洪方案的比選分析表

3 泄洪方案的比選結(jié)論

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2017)，3級建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)100-50a，土石壩校核洪水標(biāo)準(zhǔn)2000-1000a，中型水庫總庫容范圍1000萬m3-1億m3。九龍水庫現(xiàn)狀總庫容為2869萬m3，為庫容范圍下限的區(qū)間，所以校核洪水標(biāo)準(zhǔn)選取下限區(qū)間較為適合。

校核洪水標(biāo)準(zhǔn)暫定為1000a一遇，驗證能否達(dá)到202國道埡口不過流的目的。經(jīng)調(diào)洪計算，將堰頂降低2-34.20m，過流寬度增加7-28m，校核洪水位降至42.57m，低于低矮分水嶺過流控制斷面高程43.00m，實現(xiàn)了低矮分水嶺不過流。

此方案不需征地，不需動工202國道，與202國道不產(chǎn)生交叉建筑物，只將現(xiàn)有溢洪道擴(kuò)寬7m，工程實施難度降低，且經(jīng)濟(jì)合理。

經(jīng)過溢洪道泄洪方案的分析比較，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)確定為1000a一遇滿足規(guī)范要求，符合水庫實際運行情況，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定是可行的。

4 溢洪道降低校核洪水標(biāo)準(zhǔn)后對下游的影響分析

校核洪水標(biāo)準(zhǔn)由2000a一遇降至1000a一遇，堰頂降低2-34.20m，過流寬度增加7-28m，水庫1000a一遇洪水位為42.57m，最大庫容1630萬m3，溢洪道泄量為1110m3/s，低矮分水嶺泄量為0m3/s，總泄量1110m3/s，1000a一遇洪水溢洪道可安全泄洪，低矮分水嶺不過流。

現(xiàn)狀九龍水庫1000a一遇洪水位為43.26m，對應(yīng)庫容1942萬m3。1000a一遇洪水條件下溢洪道與低矮分水嶺同時泄洪，溢洪道泄量為807m3/s，低矮分水嶺泄量為385m3/s，總泄量1192m3/s。

由以上結(jié)果可得出，1000a一遇洪水情況下，水庫除險加固后比除險加固前水庫水位降低了0.69m，對水庫建筑物無影響，水庫大壩處于安全狀態(tài)，而且由于水庫水位降低，1000a一遇洪水情況下水庫下游淹沒范圍將減小[3]。

表2 降低校核洪水標(biāo)準(zhǔn)后的影響分析

5 結(jié) 語

綜上所述，九龍水庫溢洪道校核洪水標(biāo)準(zhǔn)由2000a一遇降至1000a一遇，滿足規(guī)范要求，堰頂降低2-34.20m，過流寬度增加7-28m，溢洪道可安全泄洪，202國道分水嶺埡口不過流。此方案對水庫建筑物及庫岸安全有利，且減輕低矮分水嶺及下游的行洪壓力，對類似水庫溢洪道的除險加固提供借鑒與參考。