某工程洪水调节和防洪特征水位选择

2016-08-18曹婷婷新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局

河南水利与南水北调 2016年6期

□曹婷婷（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局）

某工程洪水调节和防洪特征水位选择

□曹婷婷（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局）

水利枢纽工程的规划设计，首先要进行洪水调节计算并合理确定库容和相应的库水位，要根据河流的水文条件、工程的地形地质条件，文章通过调节计算，从政治、技术、经济等方面进行全面综合的分析论证，确定枢纽工程的各种特征水位及相应的库容值。这些特征水位值体现着枢纽工程利用和正常工作的各种特定要求，它们也是规划设计阶段确定主要水工建筑物的尺寸（如坝高和溢洪道大小），估算工程投资、效益的基本依据。

洪水调节，防洪，特征水位，选择

1　概况

下坂地水利枢纽工程是塔里木河流域近期综合治理规划中唯一的山区水利枢纽工程。该工程位于塔里木河主要源流之一的叶尔羌河支流塔什库尔干河中下游，距塔什库尔干县县城45km，距喀什市315km，距叶河干流控制断面卡群渠首190km。

下坂地水利枢纽工程，控制塔什库尔干河的多年平均径流量10.91亿m3，在75%年份，下坂地水库替代废弃的16座平原水库蓄水，限制剩余24座平原水库的蓄水量及蓄水时间，减小平原水库的蒸发渗漏损失及河道损失4.17亿m3，多年调节年内年际水量3.20亿m3，75%年份下坂地向灌区提供春旱供水6.20 亿m3，使灌区灌溉保证率由12.67%提高到77%。

由于下坂地水库工程可促进节水，是开采利用地下水资源的可靠电能基础，是实现水资源联合调度的龙头。有了生态水量，加上河道的疏浚，叶河能完成向塔里木河的输水目标。

2　洪水调节和防洪特征水位的选择

2.1正常蓄水位的选择

2.1.1进行电力补偿

可研阶段，按照塔里木河流域近期综合治理对叶河的要求及下坂地水库工程任务，正常蓄水位在2960 m的基础上，按2.50 m一个间隔，上、下浮动，对2955，2957，2960，2962，2965 m五个方案进行了调节结果和经济指标的全面比较。为进一步分析下坂地水库的调节性能，根据下坂地可研报告审查会期间专家意见，又分析计算了下坂地水库不进行电力补偿的水能水利计算，推荐采用2960 m方案。可研审查意见为：“基本同意水库正常蓄水位为2960 m”。

2.1.2不进行电力补偿

为进一步复核水库正常蓄水位2960 m方案的工程效益特征参数，本阶段对增加2a后的实测资料分析的径流系列进行了分析计算，复核分析按下坂地水库不进行电力补偿方式。初设阶段与可研阶段，下坂地水库坝址径流量即使年际有变化，年内分配有变化，平原水库多年平均损失水量略有减少，下坂地水库多年平均春旱补水量略有增加；本阶段对发电引水洞的复核及优化计算，洞径从5.61 m变为5.20 m，水头损失有所增加，使发电效益有所降低。总之效益特征指标变化不大，表明下坂地水库正常蓄水位2960 m是合理的。

2.2死水位选择

下坂地水库死水位在可研阶段比较过2910，2915，2920 m三个方案，结果表明：随着死水位的抬高，下坂地电站的保证出力降低，水库蓄满率升高，从替代平原水库蓄水量来看，死水位2920 m方案，水库蓄满率较高，未能充分发挥下坂地水库控制塔什库尔干河地表径流的目的，替代平原水库的蓄水量较小。

2920m方案比2915 m方案平原水库多年平均多蓄水量多蓄0.24亿m3，由此产生的蒸发渗漏损失量死水位2920 m比2915 m多0.08亿m3，2920 m方案不但单位水资源量成本浪费较大，而且灌区春旱供水保证率不满足要求，不予考虑。

考虑水库泥沙淤积对死水位的影响，根据水库库岸坍塌方量及泥沙淤积计算结果，下坂地水库泥沙淤积形态为三角洲，水库运行50a与100a后，坝前淤积滩面高程分别为2897 m及2899 m；水工建筑物的布置对死水位的要求，坝址处河底高程为2893 m，地形地质条件及泥沙淤积决定了发电引水洞进口底板设计高程为2905 m，发电引水洞洞径5.20 m，正常工作要求有一定的淹没深度，因此，从电站正常运行来看，死水位选定2915 m比较合适。

2.3洪水调节和防洪特征水位的选择

2.3.1下坂地水库设计、校核洪水标准

下坂地水库洪水因受气候的影响，来洪呈现一日一峰，洪峰流量不大但历时长，洪量较大。因资料样本的限制，设计洪水采用5日洪水作为典型洪水过程进行分析计算，相应推出设计洪水和校核洪水过程。

下坂地水库校核洪水标准为5000 a一遇，其洪峰流量Qm为1310 m3/s，相应最大24，72，120 h洪量分别为0.84亿，2.33亿，3.56亿m3。五日洪水逐日洪量统计结果见表1。

表1　五日洪水逐日洪量统计表

通过上表可以充分反应下坂地坝址处洪水一日一峰，峰不高、量很大。根据实测洪水资料，塔什库尔干河洪水过程历时并不限于五日洪水，最长的洪水历时超过21日。因此在保证枢纽工程防洪安全的前提下，应尽量使每日洪水在当日尽可能泄完，以避免库内由于多日连续蓄洪引起水位升高，威胁枢纽防洪安全。根据以上对洪水过程的分析，确定泄洪建筑物的泄洪规模控制在850 m3/s左右。

依据《防洪标准》规定，下坂地水库枢纽为大型Ⅱ等工程，其永久挡水、泄水建筑物按2级标准设计。正常运用的设计洪水标准为100 a一遇，非常运用的校核洪水标准为5000 a一遇，不同洪水标准见表2。

表2　水库永久挡水、泄水建筑物洪水标准及量值表

2.3.2洪水调节计算原则

下坂地水库属河道型水库，从保守角度考虑，考虑静库容进行计算；塔什库尔干河属于少泥沙河流，在洪水调节计算中不考虑蓄洪过程中的泥沙冲淤影响；下坂地水库下游均为高山峡谷区，无重要的防洪任务。枢纽可不专设防洪库容，洪水调节从正常挡水位起调，其下泄流量不受下游限制；在洪水调节过程中，不考虑电站部分参与泄洪；下坂地水库枢纽为“一洞两首”的泄洪建筑物，在正常情况下，洪水主要由泄洪底洞宣泄。当洪水超过底洞最大泄量或底洞因故无法正常投入运用，表孔侧槽溢洪洞投入泄洪，确保工程防洪安全。

2.3.3水库洪水调节计算

下坂地水库布置泄洪建筑物及泄洪能力为：泄洪洞孔口底坎高程2902 m，弧门孔口5 m×6 m，进口压力短管孔流。表孔侧堰溢洪洞，堰顶高程2960 m，侧堰宽50 m。

下坂地水库不设汛限水位，洪水调节从正常蓄水位2960 m起调。调洪计算成果见表3。从表中可以看出：设计洪水位为2963.21 m，最大泄流536 m3/s；校核洪水位为2964.58 m，仅比正常蓄水位高4.58 m，滞洪库容0.99亿m3，最大泄流920 m3/s，最大库容8.67亿m3。

表3　调洪计算成果表

3　结论

下坂地水利枢纽工程防汛特征水位对应的预警时间是综合多场典型洪水从警戒水位上涨到保证水位的时间间隔，同时增加了一定的预留时间，故而是一个综合的预警时间。此外，文章对下坂地水利枢纽工程的防洪特征水位确定原则、机理方法以及标准进行了探讨，可以参照文章的建议结合本工程实际情况，检验制定其各特征水位，同时必须根据洪水特性、堤防工程的防御标准及工程所在地社会经济状况等综合确定防汛特征水位。

［1］胡大琼.南垒河防洪断面防汛特征水位修订分析［J］.水土保持应用技术，2011（1）：21-22.

［2］谢凤浩.浅谈梅州市江河防汛特征水位的调整［J］.广东水利水电，2008（7）：48-50.

（责任编辑：左英勇）