富水水库防洪能力复核

徐成汉

（长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212）

0 引言

富水水库位于湖北省通山县、 阳新县境内，是一座以防洪、发电为主，兼有灌溉、养殖、围垦、灭螺、航运等综合效益的大（1）型水库。 该工程由湖北省水利水电勘测设计院勘测、设计，湖北省水利工程二团承建，工程从1958 年8 月动工兴建，1966 年3 月竣工。 由于该水库属于“三边”工程（边设计、边施工、边修改工程），一些工程措施未能全部落实，建成后又经历几次扩建和加固， 水库运行60 多年来，出现问题较多，存在诸多安全隐患。

根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》的要求［1］，受湖北省富水水库管理局的委托，项目组收集、整理了工程原勘测、设计、科研、施工、除险加固及以往安全鉴定等资料［2－4］，通过对原设计资料及水库现状的分析、研究，并按照现行规程、规范，完成了该水库的安全鉴定工作，以期为富水水库的除险加固工程提供理论依据［5－7］。本文主要探讨富水水库的防洪标准和设计洪水复核、调洪计算、大坝抗洪能力复核等问题。

1 工程概况

富水水库位于富水中游，坝址建于通山、阳新两县交界的阳辛镇。 大坝以上承雨面积为2 450 km2，水库总库容为16.65 亿m3，其中，兴利库容为5.48 亿m3， 调洪库容为8.08 亿m3， 死库容4.21 亿m3；正常蓄水位为57.00 m，设计洪水位为62.10 m，校核洪水位为64.28 m，死水位为48.00 m。大坝坝顶高程为65.5 m，防浪墙顶高程为66.7 m，最大坝高为45.5 m，坝顶长为941.6 m，坝顶宽为6.5 m。 大坝按一级建筑物设计，设计洪水标准为千年一遇，校核洪水标准为万年一遇。

该工程于1958 年8 月动工兴建，1960 年1 月大坝合龙，1964 年3 月大坝坝体填筑基本完成，1966 年竣工蓄水。 水库枢纽由大坝、溢洪道、发电引水管、电站和过坝滑道组成。 大坝在28.00 m 高程以下为均质坝，28.00 m 高程以上为黏土心墙坝， 心墙上游坝壳料为沙质黏土， 心墙下游坝壳料为溢洪道开挖的页岩。溢洪道为开敞式宽项堰，位于大坝右岸山坡上， 边墩与右坝段相连， 设有8 个12 m×9.3 m（宽×高）的弧形闸门，闸底高程为50.20 m，闸顶高程为59.50 m，最大泄洪能力为7 950 m3／s。

2 防洪标准及设计洪水复核

2.1 防洪标准复核

依据现行的《防洪标准》和《水利水电工程等级划分及洪水标准》， 富水水库防洪安全评估标准为：大坝设计洪水标准为千年一遇， 校核洪水标准为万年一遇。

2.2 设计洪水复核

2.2.1 基本资料

富水水库上游水文站有厦铺站、通山站、横石站、洪港站、富水站，其中，通山站、横石站、洪港站为富水水库管理局设立的入库水文站。 富水站为出库水文站， 在富水水库大坝未合龙前， 称阳辛（一）站，资料系列为1952～1959 年；水库建成后，阳辛（一）站迁至下游2 500 m 处，称阳辛（二）站，资料系列为1960～2020 年。 上述水文站均为正规站网，测验符合规范，结果精度高，能基本满足本次水库安全评估对水文计算的要求。 各水文站基本情况如表1 所示。

表1 富水水库以上水文站一览表Tab.1 Hydrological stations above Fushui reservoir

2.2.2 设计洪水成果

根据收集的洪峰流量系列及1 d 洪水总量、3 d洪水总量系列和特大洪水资料，分析、计算富水水库设计洪水的频率，推求设计洪水。计算时，洪峰流量、24 h 洪水总量、24 h 洪水总量相应的变差系数Cv分别为0.62、0.59、0.57，偏态系数Cs＝3.0 Cv。 设计洪水结果如表2 所示。由表2 可知，富水水库洪峰流量均值为3 023 m3／s， 千年一遇设计洪峰流量为13 700 m3／s，万年一遇设计洪峰流量为17 800 m3／s。

同样，选择峰高量大、主峰在后的1994 年洪水作为典型洪水，对典型洪水的洪峰流量（5 070 m3／s）和1 d 洪水总量（2.29×108m3）、3 d 洪水总量（3.18×108m3）进行同频率放大，使放大后的洪峰、1 d 洪水总量、3 d 洪水总量分别等于设计洪峰和设计洪量，所得设计洪水过程线如图1 所示。

表2 设计洪水计算成果表Tab.2 Calculation results of design flood

图1 富水水库设计洪水过程线Fig.1 Design flood hygrograph of Fushui reservoir

3 调洪计算

3.1 洪水调节原则及方式

根据《湖北省大型水库调试规程》，在设计或保坝条件下，当遭遇二十年一遇以下洪水（6 910 m3／s）时，库水位不超过防洪高水位58.6 m，控制泄流量为1 300 m3／s；当遭遇二十年一遇以上洪水时，若水库水位在58.6 m 以下，控制下泄流量为2 000 m3／s；一旦水库水位超过58.6 m，下游防洪必须服从大坝安全，自由泄流，此时任由水库水位上升，直至最高水位。

3.2 洪水调节计算成果

根据水库洪水调节原则和方式、水库容积、泄流曲线，分别对千年一遇洪水、万年一遇洪水及保坝洪水进行调节计算，结果如表3 所示。

从表3 可以看出， 当富水水库遭遇千年一遇的设计洪水时，经过水库的调蓄，最大泄流量由13 700 m3／s 调整为5 950 m3／s，相应库水位为61.82 m。 当富水水库遭遇万年一遇的设计洪水， 经过水库的调蓄，最大泄量由17 800 m3／s 调整为7 120 m3／s，相应库水位为63.31m。

表3 调洪计算成果表Tab.3 Calculation results of flood regulation

4 大坝抗洪能力复核

4.1 坝顶高程计算

根据现行《碾压式土石坝设计规范》，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和。 坝顶超高等于最大波浪爬高、最大风壅水面高度和安全加高之和。所以，确定坝顶高程时，应分别按设计洪水位＋正常运用条件、正常蓄水位＋正常运用条件、校核洪水位＋非常运用条件、 正常高水位＋非常运用条件4 种情况进行计算，并取最大值。 经计算，在设计洪水位＋正常运用条件下，所需坝顶高程＝65.10 m；在正常蓄水位＋正常运用条件下， 所需坝顶高程＝59.42 m；在校核洪水位＋非常运用条件下，所需坝顶高程＝65.78 m；在正常高水位＋非常运用条件下，遇地震时，所需坝顶高程＝60.98 m。

4.2 复核结果

由以上计算结果可知， 所需坝顶最大高程为65.78 m，坝顶实际高程为65.5 m，防浪墙顶高程为66.7 m， 所以富水水库大坝的抗洪能力满足规范设计要求。

5 结语

富水水库为一等工程， 大坝等主要建筑物为1级建筑物。本次富水水库防洪能力复核根据现行《防洪标准》及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（山区、丘陵区部分）的有关规定，采用的设计洪水标准为千年一遇，相应设计洪水位61.82 m；校核洪水标准为万年一遇，相应校核洪水位63.31 m。 水文系列延长后，原设计洪水成果不需要调整。 经综合分析，富水水库防洪能力复核结论如下：（1）水库泄洪建筑物的泄洪能力满足安全泄洪的要求， 但须尽快完善泄洪设施。（2）水库洪水调度运用方式符合水库的特点，满足大坝安全运行的要求，不需进行修订。（3）大坝现状坝顶高程或防浪墙高程以及防渗体顶高程均满足规范要求。