清河水庫(kù)大壩加高影響因素分析

朱士戈

（遼寧省清河水庫(kù)管理局，鐵嶺112003）

1 引言

清河水庫(kù)于1958年5月3日興建，1966年工程全部竣工。水庫(kù)原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇洪水設(shè)計(jì)、萬(wàn)年一遇洪水校核、多年調(diào)節(jié)，水庫(kù)控制流域面積2376平方公里，總庫(kù)容9.71億立方米。水庫(kù)由大壩、溢洪道、泄洪洞組成。大壩為粘土斜墻砂礫壩，壩頂高程138.10米，防浪墻頂高程139.10米，粘土斜墻頂高程136.30米，最大壩高39.60米，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

水庫(kù)運(yùn)行至今已經(jīng)50多年，工程狀況、水文資料、工程規(guī)范都發(fā)生了較大變化，根據(jù)《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》的有關(guān)規(guī)定，201*年清河水庫(kù)進(jìn)行了第二次水庫(kù)大壩安全鑒定工作，鑒定結(jié)論為三類(lèi)壩，需要進(jìn)行水庫(kù)除險(xiǎn)加固。在水庫(kù)安全鑒定階段，水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)降為500年一遇洪水設(shè)計(jì)，5000年一遇洪水校核。在加固設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)仍按500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鐵嶺市十二五規(guī)劃（市區(qū)人口100萬(wàn)）以及清河水庫(kù)下游保護(hù)農(nóng)田和工業(yè)、交通、軍事等重要目標(biāo)，經(jīng)慎重研究校核洪水重新定為萬(wàn)年一遇，保持原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)設(shè)計(jì)復(fù)核，大壩需加高1.15米，即防浪墻頂高程140.25米方能達(dá)到萬(wàn)年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)。

2、大壩加高影響因素分析

2.1水庫(kù)淤積影響

清河水庫(kù)在1998年和2008年分別進(jìn)行了兩次淤積測(cè)量（用地形圖法），測(cè)得泥沙淤積量分別為3350萬(wàn)立方米和4250萬(wàn)立方米，分別占總庫(kù)容的3.45%和4.38%。水庫(kù)汛限水位127米，2008年127米高程以上淤積量為899.5萬(wàn)立方米水庫(kù)防洪庫(kù)容由5.05億立方米減少到4.96億立方米，如果仍要保證5.05億的防洪庫(kù)容，則增加0.09億立方米庫(kù)容，總庫(kù)容需達(dá)到9.80億立方米，此時(shí)按新的庫(kù)容曲線，水位將達(dá)到138.15米。這說(shuō)明在水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)洪水不變的情況下，水庫(kù)校核洪水位將抬高0.75米。這就是水庫(kù)淤積對(duì)大壩加高的影響。

2.2設(shè)計(jì)洪水影響

2.2.1水庫(kù)原設(shè)計(jì)洪水

清河水庫(kù)原設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算所用資料共計(jì)23年（1935-1944，1949-1961年），其中1951年和1953年清河流域發(fā)生大洪水，1951年洪峰流量6450立方米/秒，七天洪量4.76億立方米，1953年洪峰流量4760立方米/秒，七天洪量5.22億立方米。洪峰重現(xiàn)期為100年，1951、1953年分別為100年的第一、第二位。原設(shè)計(jì)洪水只計(jì)算了洪峰、七日洪量，十三日洪量，1953、1951年洪水七日洪量作為1856年以來(lái)第二、三位洪水，即重現(xiàn)期約為50年、30年左右。原設(shè)計(jì)采用1953年洪水為典型，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

2.2..2本次除險(xiǎn)加固采用設(shè)計(jì)洪水

本次清河水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，將清河水庫(kù)洪水系列延長(zhǎng)到201*年，頻率計(jì)算所用資料共計(jì)72年（1935-1944，1949-201*年）。1995年遼河發(fā)生了較大洪水，暴雨偏于清河、柴河兩水庫(kù)以上地區(qū)。1995年洪水洪峰流量5330立方米/秒，七日洪量5.91億立方米。該階段清河水庫(kù)1951年洪峰重現(xiàn)期仍定為200年第一位，1995年為200年第二位，1953年為200年第三位。三日、七日洪量1995、1856、1953、1951分別按200年的前四位處理。本次采用1953、1995年兩種典型設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。調(diào)洪成果見(jiàn)下表。

清河水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

典型年

P(%)

最大洪峰

最高水位

(m)

庫(kù)容

（106m3)

最大泄量

（m3/s)

原設(shè)計(jì)

特征水位(m)

1953

0.2

7840

134.81

781

3184

0.1

9030

134.99

791

3273

135.3　

0.01

13100

136.73

888

4207

137.4　

1995

0.2

7840

135.10

797

3331

0.1

9030

135.76

832

3679

135.3　

0.01

13100

138.06

968

4982

137.4　

由成果可見(jiàn)，按1953年典型洪水，清河水庫(kù)500年一遇設(shè)計(jì)水位134.81m，10000年一遇校核水位136.73m ；1995年典型洪水清河水庫(kù)清河水庫(kù)500年一遇設(shè)計(jì)水位135.10m，10000年一遇校核水位138.06m 。

由此可見(jiàn)1995年洪水是更不利的典型洪水。

3、采用規(guī)范影響

清河水庫(kù)原設(shè)計(jì)采用蘇聯(lián)40-50年代技術(shù)規(guī)范，如蘇聯(lián)國(guó)定全蘇標(biāo)準(zhǔn)：水工建筑物重要性分類(lèi)ΓOOT3315—46，蘇聯(lián)碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范TY24-104-40等。本次加固設(shè)計(jì)采用規(guī)范《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000，《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001，《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》SL5077-1997等。規(guī)范制定相差70年，變化是相當(dāng)大的。

原設(shè)計(jì)百年一遇設(shè)計(jì)洪水壩頂高程計(jì)算公式H=H1%+R+e+A，H1%為百年設(shè)計(jì)洪水位135.1米，由原規(guī)范規(guī)定公式算得，R（最大波浪在壩坡上的爬高）1.36米，e（風(fēng)壅最大水面高度）0.07米，A（安全加高）0.75米，由此算得防浪墻頂高程為137.48米；萬(wàn)年一遇非常洪水壩頂高程計(jì)算公式H=H0.01%+1.7，1.7米為安全加高，不再另外考慮波浪爬高、風(fēng)壅水面高度等，計(jì)算墻頂高程為139.1米。

加固設(shè)計(jì)洪水壩頂高程計(jì)算公式與原規(guī)范形式相同，即H=H0.1%+R+e+A，但是波浪爬高公式、水面高度公式不同，安全加高值也不同，由現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算的波浪爬高為2.965米，風(fēng)壅高度0.019米，安全加高規(guī)定為1米，H0.1%為千年設(shè)計(jì)洪水位135.1米，計(jì)算墻頂高程為139.09米；萬(wàn)年校核洪水壩頂高程計(jì)算公式與設(shè)計(jì)洪水形式相同，即H=H0.01%+R+e+A，經(jīng)計(jì)算R為1.883米，e為0.0078米，A規(guī)范規(guī)定為0.5米，H0.01%為萬(wàn)年校核洪水位138.06米，由公式算得墻頂高程為140.45米（設(shè)計(jì)工況風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速16.4米/秒的1.5倍為24.6米/秒，校核工況風(fēng)速取16.4米/秒）。由此可見(jiàn)原設(shè)計(jì)規(guī)范比現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)低。

3結(jié)語(yǔ)

由以上分析可見(jiàn)，水庫(kù)淤積、設(shè)計(jì)洪水改變、采用規(guī)范不同，對(duì)壩頂高程復(fù)核產(chǎn)生很大影響（當(dāng)然，這些影響只是其中的一部分），經(jīng)計(jì)算防浪墻頂高程提高1.15米。這就要求水庫(kù)技術(shù)管理工作者在水庫(kù)管理過(guò)程中，必須注意水庫(kù)淤積對(duì)水庫(kù)防洪的不利影響，定期進(jìn)行淤積測(cè)量，重新核定庫(kù)容曲線；設(shè)計(jì)洪水、采用規(guī)范對(duì)對(duì)大壩高程的影響是顯著的。發(fā)生大洪水后，必須及時(shí)進(jìn)行水庫(kù)洪水復(fù)核，如不滿足防洪要求就必須有應(yīng)急措施，以確保水庫(kù)防洪安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]《清河水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)第五卷建筑物》，1956年，水利部北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院沈陽(yáng)分院；

[2]《清河水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，201*年，遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院；

[3]《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001

[4]閆鐵奎、朱士戈等，《清河水庫(kù)泥沙淤積及其對(duì)防洪調(diào)度的影響》，99防洪技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集，北京。

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