清原县湾甸子二号拦河闸除险加固设计洪水计算

李书博

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院,辽宁 沈阳 110003)

清原县湾甸子二号拦河闸除险加固设计洪水计算

李书博

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院,辽宁 沈阳 110003)

摘要：湾甸子二号拦河闸采用辽宁省水文水资源勘测局1998年8月编制的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》计算。通过径流量计算、年径流分配、洪水计算等为建筑物确定工程标准提供依据。

关键词：湾甸子；二号拦河闸；设计径流量；设计洪水

1湾甸子二号拦河闸工程概况

湾甸子二号拦河闸工程由清原满族自治县水利勘测设计室设计，工程建于1981年，运行至今已有32 a。期间遭遇1995年、2005年洪水，后又经修复。2013年8月16日拦河闸再次遭遇超标准洪水袭击，洪水将原38 m河道拓宽，该河段最大宽度达82 m，左岸堤防大部分被冲毁；拦河闸被冲毁长度达3 m，闸前淤积严重，河床抬高至堰顶，下游消能措施全部冲毁；左侧边墙冲毁，右边墙浆砌石底部有淘空现象，接缝砂浆脱落；左岸边墙受水流冲刷破损严重，靠近临时性砂堤侧浆砌石剥蚀脱落，刺墙被洪水冲毁倒塌，剩余段边墙产生较大的竖向裂缝，下游端有倾倒的倾向；左岸进水闸及渠道全部被冲毁。为保证今后灌溉要求，解决当地农民农业生产需要，对拦河闸进行除险加固。

湾甸子河是浑河上游红河的主要支流，由地车沟河、冰湖沟河两条河流汇合而成，红河流域的地势是南高北低，流域现状呈上宽下窄，流域内群山环抱，植被良好，上游为山地，海拔高程一般在420～760 m之间，山势陡峻险要，下游相对平缓。

湾甸子河主要蓄水工程有后楼水库(中型水库)，水库控制流域面积81 km2，坝址上游河道长度为15.3 km，是清原县四大河流之一的浑河发源地。湾甸子二号拦河闸以上集水面积为124.35 km2，河道长度20.1 km，河道平均比降为9.86‰，河道现状宽度为38 m。后楼水库集水面积81 km2，坝扯以上河长15.3 km，最大坝高18.3 m。总库容为14.63×106m3，校核水位为483.38 m，设计库容为11.74×106m3，设计水位为481.8 m，正常高水位为481.5 m，汛限水位为478.3 m。

红河流域面积850 km2，四道河子水文站是红河唯一的控制站，建于1938年11月，观测时间到1992年12月，四道河子水文站控制面积834 km2。由于湾甸子二号闸闸址以上集水面积与四道河子水文站控制面积相差超过15%，因此不采用面积比法进行水文计算[1-2]。

本次计算采用辽宁省水文水资源勘测局1998年8月编制的《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》计算。

2设计径流量计算

本次设计年径流计算以《水资源二次评价》中所给出的附表和附图资料为依据。根据《水资源二次评价》中1956—2000年多年平均径流深等值线图查得湾甸子二号闸控制流域内多年平均径流深为300 mm，多年平均径流量为3730.5万m3。各保证率天然年径流量成果见表1。

径流年内分配系数采用《水资源二次评价》中成果。根据《水资源二次评价》，红河流域属于大伙房水库以上区间，离红河较近的代表站为占贝站，Cv=0.54，Cs= 2Cv，年径流分配成果见表2。

表1　各保证率天然年径流量成果表

表2　年径流分配成果

3拦河闸设计洪水计算

3.1后楼水库设计洪水

3.1.1设计洪水成果

后楼水库控制流域面积81 km2，占红河流域面积的9.5%，坝址以上河道长度15.3 km，河道平均比降14.4‰。

采用设计洪峰成果见表3，设计洪水过程线见表4。

3.1.2调洪演算成果

(1)库容曲线及泄量曲线

后楼水库库容曲线及泄量曲线采用2008年松辽委《关于辽宁省后楼水库除险加固工程初步设计的复核的函》(松辽规计〔2008〕299号)中的审批成果。成果见图1、表5。

(2)后楼水库调洪演算原则

水库防洪限制水位478.30 m，起调水位定为防洪限制水位。溢洪道闸门运用原则为6月1日进入汛期开启闸门，9月20日汛期结束，落闸蓄水，因此水库泄洪为无闸门控制。

(3)后楼水库调洪演算成果采用2008年松辽委《关于辽宁省后楼水库除险加固工程初步设计的复核的函》(松辽规计〔2008〕299号)中的审批成果，成果见表6。

表3　后楼水库设计洪峰成果表

表4　后楼水库设计洪水过程线成果表

图1　后楼水库水位～库容面积曲线图(H～V、H～A)

水位/m堰上水头/m流量系数mεδM单宽流量/(m3·s-1)泄量/(m3·s-1)478.30.0001.00001.000.0000.000.00478.80.500.39680.99531.001.7490.6218.55479.31.000.41510.99071.001.8221.8254.65479.81.500.42620.98601.001.8623.42102.59480.32.000.43430.98131.001.8885.34160.18480.82.500.44070.97671.001.9067.54226.06481.33.000.44590.97201.001.9209.98299.28481.83.500.45040.96730.961.85312.13363.96482.34.000.45200.96270.961.85014.80444.02482.84.500.44700.95800.941.78317.02510.58483.35.000.44280.95330.941.75819.65589.57483.85.500.43930.94870.941.73522.38671.48484.36.000.43630.94400.931.69724.94748.06

表6　后楼水库洪水调节计算成果表

3.2湾甸子二号闸设计洪水

湾甸子二号闸采用后楼水库下泄流量与下游后楼-拦河闸区间洪水叠加之和[3]。设计洪峰成果见表7。

3.3施工期洪水

根据施工组织设计的时间安排、气候特点及施工要求，施工期洪水分为汛前(3—5月)、汛期(6—9月上旬)、汛后(9月中旬—11月)，确定施工时段为汛前3—5月，汛后9月中旬—11月。

施工期水文汛前期和汛后期的分析方法是在2008年抚顺市水利勘测设计研究院编制完成的《后楼水库除险加固工程初步设计报告》中的施工期洪水成果的面积比的2/3次方进行分析计算的，《后楼水库除险加固工程初步设计报告》已通过松辽委专家组的审查[4]。湾甸子二号闸施工期洪水成果见表8。

表7　洪峰流量成果表 　m3/s

表8　湾甸子二号闸施工汛前期和汛后期洪水成果表　m3/s

4湾甸子二号拦河闸工程任务及标准

4.1湾甸子二号拦河闸工程任务

湾甸子二号拦河闸建成后解决闸址下游53.33 hm2农田的蓄水灌溉问题，工程加固改建后，拦河闸满足规范要求的泄洪能力。

4.2湾甸子二号拦河闸工程标准

湾甸子二号拦河闸位于湾甸子镇省实验林场南侧的湾甸子河上，该工程主要作用为满足闸址下游53.33 hm2农田的灌溉任务。根据水文计算结果，水闸按10 a一遇洪水标准计算的洪峰流量为439.77 m3/s。

根据《水闸设计规范》(SL 265-2001)中第2.1.1、2.1.2及2.1.3条款规定，水闸最大过闸流量为1000～100 m3/s时，水闸工程等别为Ⅲ等，相应主要建筑物级别为3级。由于拦河闸下游主要为村屯及农田，工程失事后损失较小，根据清原县水务局相关降级文件，将主要建筑物级别降低1级为4级，次要建筑物级别为5级，临时建筑物级别为5级。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2000)中3.1.2条款规定：“当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15 m，且上下游最大水头差小于10 m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。”由此确定湾甸子二号拦河闸主要建筑物设计洪水标准为20～10 a一遇洪水，校核洪水标准为50～30 a一遇洪水。本次除险加固设计取下限，设计洪水为10 a一遇洪水标准，校核洪水为30 a一遇洪水标准，消能防冲建筑物洪水标准为10 a一遇[5]。

5结论

湾甸子二号拦河闸工程主要是抬高河道水位用于灌溉引水，为了满足灌区供水水位需要，结合河道水位流量关系，确定闸门正常的挡水高度，本工程正常挡水位为454.30 m。设计洪水标准为10 a一遇(P=10%)，设计洪水位为456.28 m。校核洪水标准为30 a一遇(P=3.33%)，校核洪水位为456.97 m。

除险加固湾甸子二号拦河闸工程是保障社会经济持续发展的需要，也是水资源合理开发利用的迫切需要，对振兴辽宁省老工业基地也有重大意义。综上所述，拦河闸目前未进行临时修复，无法满足度汛和灌溉要求，工程加固迫在眉睫。为保证今后河道防洪灌溉需求，解决当地农民农业生产需要，对拦河闸进行除险加固是十分必要的。

参考文献：

[1]伊永玲.抚松县蒲春河水库除险加固工程水文分析与计算[J].吉林水利,2010(5):29-30.

[2]汤秀娥,郑学华.海龙川水库除险加固设计洪水计算及分析[J].陕西水利,2016(1):74-75.

[3]林丽,郭立波.水利水电工程实施中的水文分析与计算研究进展[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2014(5):123-126.

[4]杨菊香.无实测水文资料地区洪水计算与分析[J].水科学与工程技术，2014(1)：33-35.

[5]詹道江,叶守泽.工程水文学[M].北京：中国水利水电出版社,2000.

作者简介：李书博(1983-)，男，工程师，主要从事水利工程设计工作。

中图分类号：TV122.3

文献标志码：B

文章编号：2096-0506(2016)06-0060-04