丰收水库报废对下游防洪的影响分析

吕金浩，陈佰福

(齐齐哈尔市水利勘测设计研究院有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

1 工程概况

克东县丰收水库位于黑龙江省克东县乾丰镇境内，乌裕尔河左岸一级支流润津河左岸支流上，距离克东县城35km，水库坝址地理位置E126°16′，N47°45′。丰收水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼综合利用的多年调节的小(1)型水库，控制流域面积34.2km2。水库由大坝和泄洪兼输水洞构成，大坝为均质土坝，泄洪输水洞为浆砌石挡墙钢筋混凝土预制圆管涵闸。水库设计洪水标准为20a一遇，校核洪水标准为100a一遇。

丰收水库始建于1958年，运行期间未进行过除险加固。由于水库建成年份较早，工程老化年久失修。目前泄洪兼输水洞进口浆砌石挡墙倒塌；闸墩混凝土脱落、钢筋外漏、底部出现裂缝；胸墙和工作桥破损；泄洪兼输水洞浆砌石底板坍塌、涵管与涵管连接处漏水；出口挡墙坍塌、海漫段损毁严重；该水库已经空库运行多年。根据水利部发布的《水库降等与报废标准》，该水库符合报废的标准，但是根据相关要求，水库报废需要对下游进行防洪影响进行分析。

2 水库报废对下游影响

丰收水库设计标准为20a一遇，校核标准为100a一遇，承担区域防洪、灌溉和水产养殖的任务，是一座综合性水库。丰收水库直接承担下游防洪任务，坝址以上洪水经水库调节、削减洪峰流量，对下游起到防洪作用。水库防洪影响包括下游村屯2个，人口600人，耕地133.33hm2耕地。水库原设计兴利灌溉面积66.67hm2，水库水产养殖6.67hm2，年产商品鱼约1万kg。

2.1 水面线推求

水库报废对下游防洪影响分析，首先要针对水库报废后大坝开口自由泄流情况下的水面线进行推求，推算不同级别洪水对下游地区的影响。水库水面线推求，自下游泄水沟道5km至上游水库边界，计算断面共计19个，河道行洪距离总长5km，库区水面长度3km。

1)水面线计算方法：

水面线计算采用简化的稳定非均匀流公式：

(1)

式中：Hx、Hs分别为下断面和上断面水位，m；Q为设计洪峰流量，m3/s；K为上、下断面平均流量模数；L滩为按洪水流向确定的断面间距，m。

流量模数按主槽和滩地分别计算，公式为：

(2)

式中：n主、n滩为主槽、滩地糙率；R主、R滩为主槽、滩地水力半径，宽浅式流可用水面宽代替；A主、A滩为主槽、滩地断面面积，m2。

2)设计流量及起推水位确定：

丰收水库附近流域有两处水文站，分别是友爱站和双河站。双河站作为本地区唯一的小面积试验站，可以作为本次洪水计算比拟站；而友爱站虽不属于克拜地区，但位置、地形、气候均接近克拜地区，流域下垫面情况基本一致，相比双河站集水面积更接近项目要求，因此本次洪水计算采用友爱站作为参证站。水库设计洪水按三种方法推求复核：①图集法推求设计洪水； ②参证站参数修正法推求设计洪水；③水文比拟法推求设计洪水。经过分析丰收水库设计洪水成果见表1[1]。

表1 下游影响分析起推水位及流量表

3)糙率的选定：

丰收水库并无相关糙率成果可利用，推算时采用邻近流域的糙率成果并结合滩地植被类型选择我省综合的水深与糙率的关系线初定糙率。

丰收水库流域主槽糙率采用0.025-0.035；考虑到水库下游沟道窄小两侧均为耕地多为高杆植物，因此糙率适当加大，主槽糙率采用0.025-0.035，两侧滩地糙率为0.055。

根据实测断面数据资料、计算方法和确定的参数，推求丰收书库报废后各频率洪水设计水面线，具体成果见表2。

表2 设计水面线成果表

续表2 设计水面线成果表

2.2 推算成果及结论

水库报废后对下游的影响主要为防洪和农业灌溉两方面：水库报废后，不在对上游洪水进行调节，水库下游泄水沟两侧的土地大部分耕地是基本农田，由于有水库调节作用，即便现状下游泄水沟道两侧无堤，农田仍能得到有效保护，不受一般洪水淹没影响。本次根据不同频率水面线绘制洪水淹没范围表，从表3可知水库报废后下游农田按照防洪标准为10a一遇计算，下游133.33hm2以上的耕地将处于10a洪水淹没区中。

表3 水库报废水面线淹没范围表

图1 下游泄水沟道典型断面不同频率水面线示意图

由图1可知失去水库调节后，10a一遇的洪水将淹没沟道两侧100-300m范围内的耕地。100a一遇的洪水将威胁到沟道沿线300m范围内的村屯。因此水库报废后为保护耕地及下游村屯的安全，水库报废后需对泄水沟两侧进行防洪工程建设，堤防工程防洪标准为按10a一遇洪水设计。长度从现状大坝泄水口至润津河入河口，沟道长度约为15km，双侧堤防长度约为30km，拟需征地30.67hm2，估算投资1700万左右。

同时水库报废后，下游66.67hm2的农田也失去了灌溉保证，直接影响当地农民的生产收入。水库下游区域地面比降在1/600-1/800之间，现状排水沟道断面窄小不成形，过流能力有限，失去水库径流调节后，区间洪水极易造成洪水出槽，侵蚀冲刷两侧耕地，造成大范围的水土流失[2]。

3 结 论

通过风险评估分析，丰收水库报废仅能消除现状水库作为病险水库带来的防洪风险，而报废后水库所在河段上下游防洪安全形势的改变将引发更大的防洪安全风险，对环境、社会以及经济均将产生不同程度的不利影响。

近年来江西省有许多小型水库未发挥防洪效益，成为病险水库，每年为地方的防洪工作带来安全隐患。根据国家的政策要求，对于类似于丰收水库情况的可以进行报废，但是设计阶段在对水库进行报废论证时，要充分考虑实行报废后的影响，尽量消除因水库报废而引发的防洪安全风险和可以预见的民事水事纠纷。