福建省小型水库大坝安全鉴定防洪标准复核探讨

2011-02-14陈莹美

中国水利 2011年14期

陈莹美

（福建省水利管理中心，350001，福州）

目前福建省小型水库已建成2426 座，其中小（1）型水库 465 座，总库容 11.53 亿 m3，小（2）型水库 1961座，总库容1.67亿m3。小型水库量多面广，其安全问题不容忽视。

根据《水库大坝安全评价导则》（SL 258—2000）（以下简称《导则》）的要求，防洪标准复核有三大内容：设计洪水计算、调洪计算、水库抗洪能力复核，包括确定建筑物的等级及防洪标准，通过水文气象观测资料推求设计洪水，并经过调洪演算确定各种特征水位；校核坝顶高程及溢洪道控制段顶部高程是否满足规范要求；最后作出安全评价，为除险加固提供依据。与大中型水库相比，小型水库数量众多，具有工程规模小、防洪设施简单、工程资料少等特点，决定了小型水库大坝安全鉴定防洪标准复核有其不同之处。

一、防洪标准复核的必要性

防洪标准复核是根据大坝设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料，考虑建坝后上游地区人类活动的影响和大坝工程现状，进行设计洪水的复核和调洪计算，评价大坝工程现状的抗洪能力是否满足现行有关规范的要求。已建水库的抗洪能力不仅关系到工程安全，也涉及政治、经济和社会影响等综合性问题。水库建成投入运行后，随着运行期的延长，水文系列也不断增加，规划设计阶段的洪水频率计算结果将发生变化，有的变化甚至很大。由于多数小型水库建设属“三边”工程，设计粗浅，水文资料系列延长为更准确地进行洪水计算提供了条件，加上水库工程的性能与规模可能发生变化，因此为了更准确地掌握水库大坝的防洪能力，合理调度运行，需对防洪能力进行复核，必要时采取除险加固措施，使水库工程具有规范规定的抗洪能力，保证水库安全运行。

二、防洪标准选取

大坝的防洪标准要依据《防洪标准》（GB 50201—94），根据水库规模及所处的地形特征（山区、丘陵区或平原、滨海区）选取，如果大坝经过改扩建，工程规模改变或因下游环境变化而重要程度有改变时，应对大坝级别进行调整，并报上级主管部门批准，要按新的规模级别来选取标准。对于一般小型水库，防洪复核标准可以取下限，对于重要小型水库，防洪复核标准要取上限。

三、设计洪水计算

设计洪水计算包括设计洪峰流量、设计洪水总量和设计洪水过程线。洪峰流量的确定是设计洪水计算的关键，通常由流量资料和雨量资料推求，根据《导则》要求，尽可能采用流量资料推求入库洪水进行复核计算，但福建省大多数小型水库没有流量资料，不得不采用暴雨资料推求。

1.暴雨资料推求

采用暴雨资料推求设计洪水常见的几种情况：

①流域内有多个雨量站，并具有长期比较可靠的资料时，可直接选取各种时段的年最大面暴雨量，通过加权法进行频率计算。

②流域内仅有坝头雨量站，并具有长期比较可靠的各历时降雨资料时，可直接用坝头雨量站的资料推求设计点暴雨，再通过点面换算推求设计面暴雨。

③流域内仅有坝头雨量站，且只有最大日雨量资料时，应先将最大日雨量换算为最大24 h雨量，再通过参证站的短历时暴雨衰减指数推求1 h、6 h雨量。参证站要选择邻近流域的、降雨特性与流域特征相似的、实测雨量资料齐全的雨量站。

④流域内没有雨量资料时，采用福建省水文局2000年编制的《福建省水文图集》查算暴雨参数来推求设计暴雨。福建省多数的小型水库都属于这种情况，有的地区编制了当地的暴雨等值线图（如宁德市水文水资源勘测分局编制的2004年版《宁德暴雨等值线图集》），编制依据的实测资料年限更长，更能反映本地区的降雨特征，成果可以比较取用。

⑤流域内没有雨量资料，而邻近流域有资料完整的雨量站，且该雨量站的降雨特性与本流域特征相似，这种情况下可以引用该雨量站的暴雨成果，结合暴雨图集修正后采用。

2.产流和汇流计算

产汇流计算依据《福建省产汇流计算方法》，以24 h设计暴雨不扣损失计算洪水总量，汇流计算可采用推理公式法、瞬时单位线法、华东特小流域法与地区综合法计算。当水库的流域面积小于10 km2时，采用华东特小流域法计算；当流域面积介于10 km2和20 km2之间时,采用推理公式法或华东特小流域法；当流域面积大于20 km2时,采用推理公式法、瞬时单位线法或地区综合法。洪水过程线采用福建省中小流域概化过程线推算，地下洪水过程线将地下洪量按三角形分配后直线内插，然后把同时段流量叠加即得设计洪水过程线。

3.合理性分析

设计洪水的合理性分析可以通过洪峰模数来校验，根据其地貌特征，判断其是否满足该地区的洪峰模数规律；设计洪水还可以通过不同的计算方法来分析其合理性。

四、调洪计算

调洪计算包括起调水位的确定、水位库容关系的复核、泄洪能力的复核和调洪演算，从而计算出设计水位和校核水位。

起调水位一般取水库的原汛期限制水位或正常高水位，即溢洪道无闸控制的取堰顶高程作为起调水位，闸门控制的取正常高水位作为起调水位；若水库运行过程中调整了汛限水位，且经过上级主管部门审批，调洪起调水位就要用新的汛限水位。库区泥沙淤积严重的，经过多年运行后其水位库容关系会发生较大变化，必须重新测量复核现有的库容。福建省多数水库不位于多泥沙河流上，因此淤积量很少，库容变化不大，可以采用原设计的水位库容关系来进行调洪计算。泄流能力复核要根据现有泄洪建筑物实测的尺寸、高程、形式，计算其水位泄量关系。有的水库运行多年，经过多次加固改造，改变了泄洪建筑物的形式或尺寸等，过流的边界条件也发生了变化，泄流能力跟原设计不一样，必须根据现状复核现有的泄流能力，才能作为调洪演算的依据。

调洪原则按两种情况拟定，即挂闸与不挂闸。挂闸情况下的调洪原则是，当来水量小于起调水位时的最大过闸流量，来多少泄多少，直至闸门全开；不挂闸情况下的调洪原则是，当水位超过堰顶高程（或正常高水位）时，自由溢流。

五、水库防洪能力的复核

水库防洪能力复核包括大坝坝顶高程的复核、泄洪建筑物的安全复核和消能防冲复核。要从水库大坝的现状出发，复核现有的坝顶高程能否满足防洪要求，溢洪道的侧墙、底板、消能是否满足安全泄洪的需要，为大坝的安全评价提供依据。

1.坝顶高程复核

在进行坝顶高程复核时，首先要复核防渗体高程，防渗体顶部不应低于校核的静水位；坝顶上游侧设有防浪墙，且当防浪墙稳定、坚固、不透水且与坝体防渗体紧密接合时，防浪墙可以用来抵挡风浪，坝顶超高可以算至防浪墙顶，但此时在正常运用条件下坝顶应高出设计静水位 0.5 m，在非常运用条件下坝顶应不低于校核静水位。有些小型水库擅自在坝顶加了防浪墙，没有考虑与防渗体的接合，这种情况要以钻探来确认防浪墙能否作为抵挡风浪之用。当现有的坝顶高程不满足规范要求时，要复核现有坝顶高程的抗洪标准，以便汛期进行合理调度，使之安全度汛。当水库有副坝时，要单独复核副坝的坝顶高程。

2.溢洪道防洪能力复核

溢洪道要复核其控制段、泄槽段的侧墙高程及消能防冲设施。根据《溢洪道设计规范》（SL 253—2000）对溢洪道控制段顶高程的规定，控制段顶高程应满足：在宣泄校核洪水时不应低于校核洪水位加安全超高值；挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度和安全超高值，波浪的计算高度取平均波高。泄槽段水面线计算采用 “分段求和法”计算校核水位时各泄槽控制段水面曲线，复核现有泄槽段侧墙高是否满足泄流要求，泄槽底板能否满足不冲要求。对下游的消能防冲设施进行复核，有消能设施的复核其标准，看是否满足消能要求；没有设置消能设施的，也要判断泄洪对大坝、下游河道及两岸的安全影响，给大坝的安全评价提供充分的依据。