克孜尔水库除险加固前后调蓄能力对比分析

2015-12-15吴建明

水利规划与设计 2015年8期

关键词：克孜尔蓄水位除险

吴建明

（克孜尔水库管理局，新疆拜城 842313）

克孜尔水库除险加固前后调蓄能力对比分析

吴建明

（克孜尔水库管理局，新疆拜城 842313）

通过对克孜尔水库除险加固工程前后的防洪能力、泄流能力、蓄水能力三方面的对比分析，便于准确把握水库加固后承担的调蓄能力，对水库除险加固工程后的运行提供了可参考依据。

克孜尔水库；防洪；蓄水；分析

1 概述

克孜尔水库地处渭干河流域，是该流域唯一一座大（Ⅰ）型Ⅰ等控制性水利枢纽工程。工程任务以灌溉、防洪为主，兼顾发电。流域处于中纬度大陆深处，属于大陆性温带干燥气候，多年平均降水量104mm，多年平均蒸发量2353.6mm，多年平均入库流量83.1m3/s，年径流量为26.2×108m3。水库控制下游库车、沙雅、新和三县灌区，目前灌溉面积为25.5×104hm2。

由于水库运行以来遭遇多次大洪水和地震，造成水库现有防洪能力严重不足，坝顶、防浪墙与心墙顶高度均不满足要求，溢洪道泄槽边墙高度不足，副坝右坝肩 F2断层带防渗处理效果下降等情况。2009年克孜尔水库除险加固工程进行开工建设，至 2011年完工。经过3年的实践运行，水库各项指标均能实现除险加固工程的设计目标。鉴于此，本文将通过除险加固工程前后水库的调蓄能力变化情况进行对比分析，充分了解加固后水库所能承担的调蓄能力，确保水库对下游灌区农业生产和重要防护设施提供有力的保障。

2 调蓄能力对比分析

克孜尔水库除险加固工程完工以后，主坝、副坝、溢洪道、泄洪排沙涵洞及发电引水洞加固工程、F2断层防渗墙工程、右坝肩加固工程、水库安全监测系统等都已经全部达到除险加固工程设计要求。在各项指标发生改变的情况下，水库的调蓄能力相对除险加固之前也有了相应的变化。下面通过防洪能力、泄流能力、蓄水能力三个方面在除险加固前后进行对比分析。

2.1 防洪能力对比分析

2.1.1 洪水标准设防对比

除险加固工程前，水库所采用的洪水标准为水库建成初期根据克孜尔站洪水分析作为水库防洪依据，按1000年一遇洪水设计，10000年一遇洪水校核进行洪水设防。而除险加固工程后，一方面由于水文系列的延长，另一方面由于进入 90年代后期以来，渭干河进入大洪水多发年群，在 1999、2002、2007、2010年先后发生多场大洪水，洪水频次发生改变。在除险加固工程设计中对原设防标准进行调整，变为按500年一遇设计、5000年一遇校核进行洪水设防。

表1 克孜尔水库除险加固工程前后洪水标准对比统计表

从表 1可以看出水库在除险加固前后洪水标准在设防频率方面有所改变，所对应的洪峰流量也相应有所变化。百年一遇洪水在水库加固后洪峰流量相比增加了 1247m3/s，而千年一遇和万年一遇洪水在加固后调整为五百年一遇和五千年一遇，洪峰流量相比之前分别增加了 1494m3/s和 4216m3/s。防洪标准在前后发生变化主要是由于水文系列和大洪水频次增加而进行的调整。

2.1.2 防洪高水位对比

克孜尔水库除险加固采取增高坝高方案，主坝加高3.6m，副坝加高4.2m，设 5m高防浪墙。由于水库需要承担下游防洪任务，在下游防洪标准未发生改变的情况下，此次加固后防洪高水位采用1151.89m，而加固前的防洪高水位为1146.4m，防洪高水位相应提高了 5.49m。当水库库水位超过防洪高水位时，根据上游来水情况，依据调度原则进行洪水调度。除险加固后在运行初期主汛期仍采用加固前的 1142m作为防洪限制水位，防洪高水位的提高，相应的防洪库容则由之前的 1.42亿 m3提高为 3.81亿 m3，防洪库容增加了 2.39亿 m3。

2.2 泄流能力对比分析

克孜尔水库的泄水建筑物包括泄洪排沙涵洞、溢洪道和发电引水洞。泄洪排沙涵洞为双孔无压低拱涵钢筋混凝土结构，由于主坝和副坝加高至1158.2m高程，相应的泄洪排沙涵洞闸井平台加高至与坝顶同高。加固前的进口孔口和涵洞尺寸满足现有的泄量要求，未进行改建。因此根据闸门的压力流态公式可知，随着坝体加高，只有孔顶以上水深发生改变，其它均未发生改变，泄洪排沙涵洞泄流能力未发生太大的变化。

溢洪道为5孔实用型溢流堰，由于坝体加高，对应的闸顶高程加高 4.2m至 1158.2m。由于溢洪道泄量增加较多，泄槽段在保持现有的底宽不变的情况下泄槽边墙需要加高。根据溢洪道的开敞式型式，根据泄流公式可知，泄流能力相比除险加固之前增加一倍。

发电引水涵洞为坝下压力涵洞，除险加固时由于闸井平台低于校核洪水位，只是将对应的闸顶高程加高与坝顶同高。发电引水与加固前一致，未发生改变。3大泄水建筑物泄流能力除险加固工程前后对比情况详见表 2。

表2 克孜尔水库除险加固工程前后泄流能力对比统计表

2.3 蓄水能力对比分析

克孜尔水库地处干旱内陆地区，水库的灌溉调节作用显得尤为突出。除险加固工程不仅要提升水库的防洪能力，更重要的是要提高水库的蓄水能力，才能满足灌区日益扩大的灌溉需水要求，发挥水库在渭干河流域的调节作用。

2.3.1 正常蓄水位对比

水库至建成起到除险加固工程前，水库经历建成初期的试运行期，同时又面临洪水和地震对水库造成的右坝肩防渗体系的破坏，副坝右坝肩 F2断层带防渗处理效果的下降等原因，水库在多年的蓄水过程中，控制蓄水位从未超过正常蓄水位1149.6m，根据水库除险加固前多年非汛期蓄水情况看，最高蓄水位为1148.8m。除险加固工程后，正常蓄水位1149.6m特征水位与之前保持一致，未作提高设置。水库在各种工况条件达到设计要求情况下，从 2011年逐步提高蓄水位至 1149.51m，至2014年蓄水位缓步提升至 1149.56m，逐步过渡至正常蓄水位。除险加固前后水库在春秋两季的蓄水能力得到有效提升。

2.3.2 汛期增加可蓄水量对比

克孜尔水库未进行除险加固前，由于防洪能力严重不足，汛期采用静态的限制水位控制。以致出现汛前不敢拦蓄，汛后放弃尾洪，平均每年因此而产生的弃水量在 0.69亿 m3。

除险加固工程后，克孜尔水库根据水库的防洪能力，实行动态限制水位分期控制，前、后汛期适时抬高汛限水位，增蓄部分前汛洪水资源，拦蓄后汛尾洪水量，实行分期蓄水，提高了水库的蓄水能力，减少汛期弃水量。详见表 3。