李夫田水库除险加固工程洪水复核计算

茹浚威

（龙门县水利水电勘测设计室,广东 惠州 516800）

1 工程概况

李夫田水库项目位于广东省龙门县龙江镇龙江村，水库所在水系属增江流域，库区集雨面积2.2km2，河流全长约2.11km，河流比降为0.0096。枢纽工程由土坝、溢洪道、输水涵洞以及一些相关的辅助性建筑物组成。大坝坝体结构为均质土坝，溢洪道位于坝肩右侧，为开敞式明渠溢洪道，水库的输水涵洞设在大坝右侧山坳处，距大坝约600m。水库设计洪水位88.13m，库容178.8万m3，洪水下泄流量15.0m3/s；校核洪水位为88.71m，水库总库容195.4万m3，下泄流量24.0m3/s。水库正常水位为86.70m，正常库容为137.4万m3，死水位79.81m，死库容20.0万m3。

根据《防洪标准》（GB50201-2014）以及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）规定，李夫田水库属于小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等，其主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。大坝的防洪标准为30年一遇设计（P=3.33%），300年一遇校核（P=0.33%）。

2 设计洪水复核计算

为提高李夫田水库工程洪水防御能力，2008年对原工程项目进行除险加固改建，以保障流域工、农业生产与灌溉需要。由于工程设施经历了多次洪水考验和加固，有必要进行一次水库防洪标准复核，为水库运行提供依据。

2.1 设计洪水计算方法

李夫田水库区域内无实测洪水资料，洪水拟采用暴雨推求。设计参数查《广东省暴雨参数等值线图》（2003年版），根据广东省综合单位线法和推理公式法进行洪水计算，并采用其中对水库防洪较为不利的洪水成果。

2.2 暴雨资料

由于本次计算相关参数与2008年加固时采用的参数值查算资料基本一致，其数值变化不大，相关参数查《广东省暴雨等值线图》（2003年），其各历时暴雨参数值见表1。

表1 查等值线图各历时设计暴雨值

2.3 设计洪水计算参数

2.3.1 河流地理参数

根据1∶5000地形图复核，坝址以上集雨面积2.2km2，干流河长2.11km，干流平均坡降0.0096。从本次复核成果，发现与原设计和2008年加固时的基本一致。

2.3.2 暴雨、产汇流参数

查《广东省暴雨径流查算图表》（2003年），水库集雨区域位于分区示意图中的珠江三角洲分区溪流河、增江亚区，暴雨参数采用珠江三角洲区流溪河、增江亚区Ⅶ2设计雨型，暴雨地区的设计暴雨定点定面关系αt～t～F（暴雨低区），内陆区产流参数，广东省综合单位线滞时m1～θ关系图中的A线，综合单位线Ⅱ无因次单位线ui～xi，大陆地区推理公式（1988年修订）汇流参数m～θ关系。

2.4 设计洪水

2.4.1 设计洪水计算

由设计暴雨推求设计洪水，采用广东省综合单位线法与推理公式法进行水库设计洪水计算，并作分析比较。设计洪水计算成果见表2。

表2 设计洪水计算成果表

从表2计算结果可看出，通过协调两种方法的汇流参数，综合单位线和推理公式计算设计洪水成果差满足不超过20%的要求。为了安全，采用两种方法的洪水成果分别进行水库调洪计算，取其中调洪库水位较高的洪水成果[4]。

2.4.2 设计洪水合理性分析

雨量值资料采用《广东省暴雨等值线图》（2003年版），历次洪水计算成果对比见表3。从表中可以看出，历次洪水的计算成果相差较小。

表3 历次洪水计算成果对比表

两次计算参数选取一致，采用计算方法相同，且本次计算采用广东省综合单位线法与推理公式法作分析比较。因此，本次采用的暴雨成果合理，洪水计算成果合理。

3 防洪调度分析

李夫田水库泄洪消能建筑物的设计与水域流量和生产需要等实际情况密切相关，为确保工程的科学合理性。通过精确计算，确保防洪能力达到实际要求。

3.1 水位～库容关系

李夫田水库库区植被较好，水库淤积量不大，水位库容关系详见表4。

表4 李夫田水库正常水位-库容关系表

3.2 水位～泄流量关系

水位与泄流量是水库工程建设重点参考参数，通过相关参数分析，能够直接影响工程参数确定。泄洪工程建设需要借助精确的水位-泄流量曲线，对工程的各项参数予以确认。从实际设计情况来看，该溢洪道控制采用无闸门模式，当河流水位超过正常水位时，自行排洪；洪水量少于溢洪道限定排水量时，来多少排多少。

针对水库泄洪需要，对溢洪道库容和泄洪量都有显著增加，这从根本上提升了水库抵御洪水的能力。李夫田水库溢洪道采用开敞式明渠形式，无闸门控制，溢洪道总长度为77.5m，其中溢洪道引水控制段长36m，泄槽段长度41.5m，坡度为1∶4，过水净宽8m，正常水位86.70m，正常库容137.4万m3；按明渠自由出流计算，其底坡度为1/500，糙率按浆砌石护面取0.025。泄洪消能建筑物的加固建设使得整个水库的自保能力进一步强化。溢洪道水位～泄流量关系见表5。

表5 溢洪道水位～泄流量关系表

依据表5所示，进一步通过对设计洪水位、校核洪水位的推演，可知，其结果优于2008年加固设计值。且本次计算对比了综合单位线法和推理公式法成果，并对本次计算的成果进行多次复核。从本地区洪水发展情况来看，该设计标准可以充分满足实际防洪需要。

3.3 调洪计算

（1）准确的调洪计算，能确定工程不同时期洪水的实际抵御能力。针对李夫田水库工程调洪情况进行分析，并充分根据拟定的调洪原则以及调洪基本资料，调洪计算采用广东省水利厅调洪演算程序TH-3GD（1993.8）进行调洪演算，所得成果见表6。

表6 李夫田水库调洪演算成果表

从表6可以看出，综合单位线法调洪的水库最高水位均高于推理公式法的成果，从工程安全角度考虑，采用综合单位线法调洪成果。本次洪水复核的特征水文参数比2008年除险加固设计的参数稍小，以安全为原则，应取大值。

李夫田水库的特征水文参数仍取2008年除险加固设计参数，即设计洪水位88.13m（P＝3.33%），相应库容178.8万m3，下泄流量15.0m3/s；校核洪水位88.71m（P＝0.33%），总库容为195.4万m3，下泄流量24.0m3/s。根据水位流量关系，溢洪道的泄洪能力满足规范和实际要求。

（2）由于受地形条件限制，溢洪道布置于大坝坝肩右侧，紧贴坝体，若水库泄洪期间没有完善的消能防冲建筑物，形成下游坝脚冲刷掏空，将对大坝整体稳定造成极大威胁。

根据水文计算结果以及水库地形地貌，溢洪道槽身两侧为浆砌石挡墙，底板为混凝土衬砌，消能防冲形式为底流消能，消力池长10.5m，宽8m，池深1m。消力池池身为混凝土结构，底板采用钢筋混凝土浇筑[5]。通过泄流量复核与实践验证，消力池结构尺寸满足要求。

4 结语

通过水库泄洪消能建筑物布置与结构设计分析，结合水库各主要建筑物的各项功能实现效果，水库泄洪设施可以很好实现预期建设目标，为进一步优化和完善水库运行提供了较为重要参考。