广东省小型水库防洪标准复核的有关问题

牟萍 袁明道,2 曾锦辉

（1. 广东省水利水电科学研究院 广东广州 510610；2. 武汉大学水利水电学院 湖北武汉 430072）

1 引言

据有关资料显示，广东省现有各类水库6562座，其中大中型水库324座，小型水库6238座，小型水库的数量占 95.06%。这些水库绝大多数修建于20世纪50至70年代，由于当时历史条件的限制，设计、施工技术落后，并且大多水库为“三边”工程。水库大坝的设计、施工、监测、运行管理等资料缺乏或不完备，资料的可靠性存疑，给水库大坝安全鉴定带来了很多难题。防洪标准复核是结构安全评价、大坝渗流安全评价的前提，本文就广东省小型水库大坝安全鉴定中防洪标准复核应注意的问题进行讨论。

2 防洪标准复核

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。因此，洪水标准、设计洪水、调洪演算和坝顶超高是水库大坝防洪标准复核的关键。

2.1 洪水标准

在水库大坝安全鉴定中，确定洪水标准的依据为《防洪标准》（GB50201-94）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）。理论上，只要严格按照由水库大坝的工程等别和水工建筑物的级别确定的洪水标准与原设计进行比较，就可以回答原设计的大坝防洪标准是否需要修改的问题。然而，广东省大部分小型水库大坝是20世纪50～70年代群众性的水利工程，限于当时的历史条件，缺乏设计资料，或设计资料残缺不全，无法判断原设计洪水标准是否满足现行规范要求。

此外，实际洪水标准复核中还会遇到设计洪水标准偏高或偏低的现象。设计洪水标准偏高主要有两方面的原因：（1）小型水库的校核防洪标准采用可能最大洪水（PMF），特别是“75.8”洪水后，很多小型水库的防洪标准进行了调整，采用 PMF作为校核防洪标准；（2）平原区、滨海区的水库大坝采用了山区、丘陵区的洪水标准。如佛山市南海区的羊子岗、水涡、海灵王、九马松、钟坑五宗水库，其最大坝高均小于10m，而洪水标准却按山区、丘陵区的标准选取的。

设计洪水标准偏低的原因主要是随着社会经济及城市化的发展，水库保护范围的扩大、保护区的重要程度增加，原设计的洪水标准不能满足现状需求。

2.2 设计洪水

设计洪水的计算包括设计洪水总量、设计洪峰流量和设计洪水过程线。一般情况下，可采用由流量资料推求设计洪水和由暴雨资料推求设计洪水两种方法。无论是由流量资料推求设计洪水，还是由暴雨资料推求设计洪水，都是概率论的角度来推理的，只有样本数量足够大时，样本的分布才能以某种概率代表整体。根据水文学者多年的研究及实际工程经验，用于推求设计洪水的流量或暴雨资料系列一般应具有 30年以上。很多小型水库，没有流量、雨量站，或者建站时间较短，不能满足 30年以上的要求。因此，广东省大多数小型水库的设计洪水多采用综合单位线和推理公式法。利用综合单位线和推理公式推求设计洪水时，将涉及到集水面积、河长、坡降等地理参数及产、汇流参数。

2.2.1 工程集水区域地理参数

工程集水区域的地理参数包括集水面积、干流河长、干流坡降以及集水区域的平均高程。无论采用综合单位线法还是推理公式法，工程集水区域的地理参数都是必选参数，这些参数关系到流域产、汇流的计算，直接影响到水库的设计洪水。

对于一些运行几十年的小型水库，特别是一些城市的水库，房地产的大量开发、城市雨污管线的修建，现状的集水区域和产、汇流条件变化较大。如佛山市南海区水涡水库，原设计的集雨面积为 1.2km2，2012年进行安全鉴定时复核的集雨面积仅 1.07km2，集雨面积减少了 10.8%，在其他地形参数、产汇流条件相同的情况下，百年一遇的设计洪峰流量减少了 12.94%。集雨面积的减少，会使洪峰流量、洪水总量减少，从而使计算的设计水位降低，进一步影响大坝的坝顶高程和渗流、结构的计算。因此，在防洪标准复核时，应采用最新的地形图来复核工程集水区域的地理参数。

2.2.2 产流计算

设计暴雨的计算步骤可以归纳为：设计点暴雨量→设计面暴雨量→设计毛雨过程→设计净雨过程。广东省小型水库设计暴雨计算一般采用2003版《广东省水文图集》来查算，因此，在防洪标准复核时设计点暴雨量的选取、点面换算系数和设计毛雨扣损对产流计算有特别大的影响。首先，设计点暴雨的选取，应能够代表流域的平均情况，一般在查图时选取流域中心点的雨量来表示；其次，点面换算系数，不同区域、不同集雨面积、不同历时的点面换算系数不同；再次，设计雨型的选择，不同雨型对应的设计洪峰流量和设计洪水过程线不同。

2.2.3 汇流计算

汇流是指降水扣除损失后，从流域各处向流域出口断面汇集的过程；汇流计算则是计算出口断面的洪水过程线。广东省综合单位线法采用逐时段线性叠加来计算地表径流形成过程，可以同时推求设计洪峰流量和设计洪水过程线；推理公式法则是先计算设计洪峰流量，再推求设计洪水过程线。两种方法均可以用于小型水库设计洪水的推求，如何协调广东省综合单位线法的汇流参数m1和推理公式法的汇流参数m，则是汇流计算的关键。在两者的协调与选取上，除了根据工程经验外，还应结合工程所在地的地形条件，若汇流参数选取不当，将会影响到设计洪水过程线的形状。

2.3 调洪演算

调洪演算的目的是求出不同设计标准洪水的水位、库容，是防洪标准复核必不可少的环节。影响调洪演算成果的因素有起调水位、水库调度运行方式、水位～库容曲线和泄流能力曲线。

（1）起调水位。一般情况下，起调水位是指防洪限制水位，即水库的调洪演算从防洪限制水位开始进行。然而，很多小型水库大坝工程，没有防洪限制水位，或水位无法降到防洪限制水位。这种情况下，防洪标准复核时，起调水位应根据工程的实际情况进行选取。

（2）水库调度运行方式。水库调度运行方式是调洪演算的依据，然而很多小型水库没有调度运行方式，或虽然有调度运行方案，但其有不可操作性。防洪标准复核时，应根据水库汛期能达到的最低水位及泄洪建筑物实际尺寸进行调洪演算。

（3）水位～库容曲线。运行多年的小型水库，由于泥沙淤积、养殖、房地产开发等原因，经常会出现库底高程增大、库容减小的现象。因此，在水库防洪标准复核时，应根据最新测量的地形图资料，重新复核水位～库容曲线，并与原水位～库容曲线进行对比。

（4）泄流能力曲线。泄流能力曲线是根据泄流建筑物的形式、尺寸，拟定不同的上下游水位进行计算得到的。然而，一些小型水库的泄洪建筑物很复杂，如水涡水库的泄洪建筑物为一涵管，进口段为4.67m×2.80m（宽×高）的方涵，长约50m，方涵后接混凝土圆涵，直径为1.2m，这时计算泄流能力曲线时要特别注意控制段的选取及泄洪建筑物边界对泄流能力的影响。

2.4 坝顶超高

坝顶超高复核的关键是波浪、风浪要素的计算，风速的大小及风区长度直接影响到波浪爬高和风雍水面高度。由于小型水库一般没有风速测定仪器，很难确定设计风速的大小及风区长度和风区内水域的平均水深。因此，在坝顶超高复核时，应尽量根据工程实际情况，结合相似工程条件，选取合理的设计风速、风区长度及风向，从而为坝顶高程计算提供一个可靠的参数值。

3 结束语

水库大坝安全鉴定的目的是对水库大坝工程做一次“全身体检”，防洪标准复核则是“全身体检”的一个重要方面，也是其他环节的前提和条件，因此，防洪标准复核在水库大坝安全鉴定中具有不可替代的作用。本文对广东省小型水库大坝安全鉴定防洪标准复核时，经常遇到的问题进行了总结，旨在为未来小型水库大坝的防洪标准复核提供借鉴。

1 陈朝辉. 广东小型水库整治 势在必行[N].科学时报,2009.03.10.

2 SL258-2000水库大坝安全评价导则[S]. 北京: 中国水利水电出版社, 2001.

3 蒋金平. 水库大坝防洪标准复核中存在的不足与问题[J].水利建设与管理, 2003.04: 43-44.