八境湖攔河壩水閘工程防洪能力復(fù)核分析

袁鵬飛

（贛州市河湖保護(hù)中心,江西 贛州 341000）

1 工程概況

章江八境湖壩庫閘門項(xiàng)目,地處贛州市有名的旅游景點(diǎn)—八境臺(tái),距離章貢二江交匯處450 m 處的章水河段。該工程的主要建筑沿壩軸線呈“一”字型分布,河道中間為砼溢流壩,在原來的主河道右邊為船閘,在河道左岸灘地處為廠房壩段,廠房壩段左側(cè)布置砼非溢流壩,河床右岸接頭處布置一座土壩。左岸非溢流壩、安裝間及主機(jī)間壩頂高程為106.00 m,廠壩導(dǎo)墻高程99.50 m,溢流壩堰頂高程94.20 m,右岸船閘壩頂高程105.00 m,右岸土壩壩頂高程103.40 m,堰頂上布置的翻板閘閘頂高程為97.24 m,翻板閘門體高3.04 m。壩頂全長330.35 m,其中：左岸非溢流壩段長22.53 m,廠房段長41.32 m,溢流壩壩段全長214 m,船閘段長14.0 m,右岸土壩38.5 m。

2 工程等別和防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

2.1 工程等別復(fù)核

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）規(guī)定,工程等別Ⅰ等,對(duì)應(yīng)的主要建筑物級(jí)別為1 級(jí),次要建筑物為3 級(jí)?？紤]到遇洪水期閘門開啟全部泄洪,上下游水位差為0.13,正常蓄水位97.00 m,上下游最大擋水高度為7 m,工程失事后造成的損失和影響較小,根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》,將本工程主要建筑物級(jí)別降低1 級(jí),即主要建筑物級(jí)別降為2 級(jí),次要建筑物仍為3 級(jí),本工程建筑物級(jí)別復(fù)核見表1。

表1 章江八境湖攔河壩水閘工程建筑物級(jí)別復(fù)核

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

原設(shè)計(jì)橡膠壩等擋水建筑物采用50 年一遇（P=2%）洪水標(biāo)準(zhǔn),消能防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30 年一遇（P=3.33%）洪水標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》,本工程主要水工建筑物級(jí)別為2 級(jí),對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 年～50 年一遇,復(fù)核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年～200 年一遇。本工程上游約20 km 處章江水閘工程（最大過閘流量為5930 m3/s,等同于本工程最大過閘流量）復(fù)核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100 年一遇,考慮到與本工程為上下游階梯級(jí)關(guān)系,故本工程新增校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100 年一遇,防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核見表2。

表2 章江八境湖攔河壩水閘工程防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核 單位：年

3 調(diào)洪復(fù)核

3.1 基本概況

章江八境湖攔河壩水閘工程采用溢流壩、船閘聯(lián)合泄洪。溢流壩（翻板閘）溢流寬度210 m,分3 孔布置,每孔70 m,船閘溢流寬度8 m。水閘特征水位97.00 m,本次復(fù)核的水位與下泄流量關(guān)系與原設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果一致,見圖1。

圖1 水位與下泄流量關(guān)系曲線

3.2 調(diào)洪方式及結(jié)果分析

章江八境湖攔河壩水閘工程無調(diào)節(jié)性能,故相應(yīng)各頻率的閘前最高水位根據(jù)其過閘流量查水位與下泄流量關(guān)系曲線可得,見表3。

表3 八境湖攔河壩水閘工程調(diào)洪結(jié)果

從表2 可見,本次復(fù)核的各設(shè)計(jì)頻率閘前最高水位與原初步設(shè)計(jì)成果相差較大,50 年一遇洪水閘前最高水位低于原初步設(shè)計(jì)報(bào)告成果0.86 m,30 年一遇洪水閘前最高水位低于原初步設(shè)計(jì)報(bào)告成果0.71 m。造成這一現(xiàn)象的主要原因是原初步設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果較本次復(fù)核成果偏大。

4 抗洪能力復(fù)核

八境湖攔河壩水閘工程為大型水閘,工程等別為Ⅰ等,根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》,本工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用50 年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100 年一遇。

本工程攔河建筑有左岸非溢流壩、河床式電站廠房、砼溢流壩、船閘、右岸土壩。壩頂高程的確定分為兩部分：（1）左岸砼非溢流壩、廠房壩段、船閘、稱砼壩；（2）右岸土壩。

4.1 混凝土壩壩頂高程計(jì)算

根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 319-2018）,壩頂高程在庫區(qū)內(nèi)的最大靜水水位以上,壩頂上游防浪墻頂高程要比波浪頂高程,按照公式（1）推算出防浪墻頂和正常蓄水位或校核水位之間的高度差,取兩個(gè)高度中的高者為選定高程：

式中：Δh 為防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差,m；h1%為累計(jì)頻率1%的波高,m；hz為波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位高差,m；hc為安全超高,m。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定正常運(yùn)用為正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位情況,非常運(yùn)用為校核洪水位情況。大壩安全超高和壩頂高程計(jì)算結(jié)果見表4、表5。

表4 砼壩安全超高計(jì)算結(jié)果 單位：m

表5 砼壩壩頂高程計(jì)算結(jié)果 單位：m

由表5 可知：①左岸非溢流壩、廠房壩頂現(xiàn)狀高程106.00 m,高于校核洪水壩頂計(jì)算高105.70 m,左岸非溢流壩、廠房壩頂現(xiàn)狀高程滿足抗洪能力要求；②船閘壩頂現(xiàn)狀高程105.10 m,低于校核洪水壩頂計(jì)算高程0.6 m,船閘壩頂現(xiàn)狀高程不滿足抗洪能力要求。

4.2 土石壩壩頂高程計(jì)算

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274-2020）,壩頂在水庫靜水位以上超高Y 按式（5）確定：

式中：Y 為壩頂超高,m；R 為最大波浪在壩坡上的爬高,m；e 為最大風(fēng)壅水面高度,m；A 為安全加高,m。

根據(jù)下列3 種運(yùn)用條件,計(jì)算壩頂高程并取其最大值：

（1）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高；

（2）正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高；

（3）校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高。

壩頂超高計(jì)算成果見表6,壩頂高程計(jì)算成果見表7。

表6 土壩壩頂超高計(jì)算結(jié)果 單位：m

表7 土壩壩頂高程計(jì)算結(jié)果 單位：m

由表7 可知,現(xiàn)狀土壩壩頂高程103.40 m,低于設(shè)計(jì)洪水計(jì)算壩頂高程2.12 m,低于校核洪水計(jì)算壩頂高程2.17 m,因此現(xiàn)狀土壩壩頂高程不滿足設(shè)計(jì)洪水、校核洪水抗洪能力要求。

4.3 廠區(qū)防洪墻抗洪能力復(fù)核

廠區(qū)結(jié)構(gòu)布置現(xiàn)狀：電站左岸非溢流壩現(xiàn)狀與河岸內(nèi)側(cè)公路相接,公路的現(xiàn)狀高程為102.00 m,與左岸非溢流壩相接的廠區(qū)防洪墻墻頂高程為103.40 m,與尾水平臺(tái)相接的防洪墻墻頂高程為105.00 m,與進(jìn)廠大門相接的防洪墻墻頂高程為103.40 m,進(jìn)廠大門地面高程101.80 m,廠區(qū)內(nèi)設(shè)置一防洪門。

本工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用50 年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100 年一遇。廠房上游設(shè)計(jì)洪水位103.87 m,上游校核洪水位104.65 m,下游設(shè)計(jì)洪水位103.73 m,上游校核洪水位104.52 m。由于現(xiàn)狀廠區(qū)部分防洪墻墻頂高程103.40 m 低于設(shè)計(jì)洪水高程0.47 m～0.33 m、低于校核洪水高程1.25 m～1.12 m,因此現(xiàn)狀部分防洪墻墻頂高程不滿足設(shè)計(jì)洪水、校核洪水抗洪能力要求,整個(gè)廠區(qū)未能形成封閉的防洪區(qū)。

5 結(jié)論

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》并結(jié)合原設(shè)計(jì)報(bào)告,對(duì)八境湖攔河壩水閘工程的工程等別、建筑物級(jí)別、調(diào)洪和防洪能力進(jìn)行復(fù)核,結(jié)論如下：

（1）與原設(shè)計(jì)相比,工程等別由Ⅲ等提高至Ⅰ等,溢流壩、廠房、左右岸非溢流壩等主要建筑物級(jí)別由4 級(jí)提高至2 級(jí),廠壩導(dǎo)墻和上下游護(hù)岸等次要建筑由5 級(jí)提高至3 級(jí)。除新增復(fù)核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇（P=1%）外,其余洪水標(biāo)準(zhǔn)維持原設(shè)計(jì),擋水建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇（P=2%）,消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇（P=3.33%）。

（2）經(jīng)調(diào)洪復(fù)核,50 年一遇洪水過閘流量為5240 m3/s,低于原設(shè)計(jì)的5980 m3/s,閘前最高水位為103.87 m,低于原設(shè)計(jì)的104.73 m。30 年一遇過閘流量為4740 m3/s,低于原設(shè)計(jì)的5310 m3/s,閘前最高水位為103.24 m,低于原設(shè)計(jì)的103.95 m。新增100 年一遇洪閘前最高水位為104.65 m,相應(yīng)過閘流量為5930 m3/s。

（3）經(jīng)抗洪能力復(fù)核,左岸非溢流壩和廠房壩頂高程滿足抗洪能力要求；船閘和土壩壩頂高程不滿足抗洪要求；廠區(qū)部分防洪墻墻頂高程不滿足抗洪要求。因此,亟需對(duì)船閘、土壩壩頂、廠區(qū)部分防洪墻墻頂高程作加高處理。