北井水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核分析

徐 敏

(普蘭店市河道管理處，遼寧 普蘭店116200)

1 概 況

北井水庫位于長興島臨港工業(yè)區(qū)交流島大山村，系第IV 水文分區(qū)，流域面積F =0.55 km2，河道長L =0.78 km，河道比降J =53.8‰。水庫大壩為黏土心墻壩，現(xiàn)壩頂高程18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，壩長215 m，壩寬5.0 m，最大壩高10.24 m，大壩迎水坡比為1∶4.0，背水坡比為1∶2.5。

2 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

對(duì)于無資料地區(qū)，根據(jù)《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》(SL44—93)中規(guī)定:可以從經(jīng)過審批的暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖上查算工程所需歷時(shí)的設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量。水庫所在流域內(nèi)無暴雨及洪水實(shí)測(cè)資料時(shí)，設(shè)計(jì)采用1998年遼寧省水文資源勘測(cè)局編制的《遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》(下簡稱《計(jì)算方法》)中集水面積＜300 km2的設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法。依據(jù)《計(jì)算方法》附圖查得水庫壩址以上流域水文分區(qū)，各時(shí)段最大暴雨均值及Cv 和Cs 值，并據(jù)此查得相應(yīng)頻率的模比系數(shù)Kp。

2)計(jì)算10 min、1 h、24 h和三日的設(shè)計(jì)面雨量及n0p值。

由附圖(1 －3)、(1 －4)、(1 －5)、(1 －6)、(1 －7)、(1 －8)、(1 －9)、(1 －10)、(1 －11)查出。

由附圖(1 －12)，遼寧省東部地區(qū)暴雨時(shí)—面—深關(guān)系曲線(KF—F—t)查得，當(dāng)F =0.55km2，t =24 h，點(diǎn)面折減系數(shù)KF=1.0，由附表(1 －1)查得不同頻率下KP值，根據(jù)公式進(jìn)行各頻率面雨量計(jì)算，計(jì)算見表1。

3)計(jì)算τ 歷時(shí)各頻率設(shè)計(jì)面雨量及面暴雨強(qiáng)度ip。

計(jì)算見表2。

4)從附表(3 －2)查出洪峰徑流系數(shù)ψP、α三P、α(三－24)P，將ip、ψP、F 代入公式QP= 0.278ψP·ip·F，即可求得設(shè)計(jì)洪峰流量QP。見表3。

5)計(jì)算設(shè)計(jì)洪量:

表1 各頻率下面雨量計(jì)算表

表2 τ 歷時(shí)各頻率下設(shè)計(jì)面雨量及面暴雨強(qiáng)度ip 表

表3 各頻率下設(shè)計(jì)洪峰流量Qp表

表4 各頻率下設(shè)計(jì)洪量表

6)計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線

經(jīng)計(jì)算，rP在各種頻率下均＜0.05，所以采用以設(shè)計(jì)洪峰Qp為最大流量，按公式W調(diào)P= 0.67 ×W24P+0.12QP× τ 計(jì)算W調(diào)P(見表4)，不繪過程線。

3 洪水調(diào)節(jié)復(fù)核

3.1 泄洪能力計(jì)算

根據(jù)北井水庫的水位和庫容相關(guān)數(shù)據(jù)繪制庫水位～容曲線圖。同時(shí)設(shè)計(jì)洪水泄流能力依據(jù)公式Q計(jì)算。計(jì)算結(jié)果詳見表5。

表5 溢洪道泄流能力計(jì)算成果表

3.2 洪水調(diào)節(jié)

采用簡化調(diào)洪計(jì)算公式:

根據(jù)調(diào)洪計(jì)算成果，溢洪道寬度為7.5 m，溢洪水深為1.065 m，溢洪道泄量滿足要求。

4 壩頂高程復(fù)核

4.1 壩頂高程復(fù)核

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》(SL189—96)中規(guī)定復(fù)核壩頂高程。

4.1.1 波浪要素計(jì)算

采用莆田試驗(yàn)站公式:

式中:hm為平均波高，m;W 為風(fēng)速，m/s。正常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速的1.5 倍;非常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速;本次設(shè)計(jì)采用瓦房店地區(qū)年平均最大風(fēng)速14.4 m/s;Hm為水域的平均水深，m;D 為風(fēng)區(qū)長度，m;Tm為平均波周期，s;Lm為平均波長，m;H 為壩迎水面前水深，m。

計(jì)算詳見表6、表7。

4.1.2 波浪爬高

采用莆田試驗(yàn)站公式(不規(guī)則波動(dòng)法)，為單一斜坡。

計(jì)算見表8。

表6 平均波高計(jì)算表

表7 周期、波長計(jì)算表

表8 波浪爬高計(jì)算表

4.1.3 壩頂高程

壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和，應(yīng)分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值:

1)設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高。

2)校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。

3)正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高［1］。

4)正常高水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高，再按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073—2000)加地震安全加高。

壩頂超高按下式計(jì)算:

式中:y 為壩頂超高，m;R 為最大波浪在壩坡上的爬高，m;e 為最大風(fēng)壅水面高度，m;A 為地震安全加高，m。

壩頂高程按下式計(jì)算:

式中:Z 為壩頂高程，m;Z1為計(jì)算水位，m;y 為壩頂超高，m;A1為地震涌浪高度，m，根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073—2000)中相關(guān)規(guī)定選取。計(jì)算見表9。

表9 壩頂高程計(jì)算表

經(jīng)計(jì)算，取4 種工況下的壩頂高程計(jì)算最大值，為18.625 m，現(xiàn)壩頂高程為18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，滿足洪水復(fù)核要求。

4.2 溢洪道控制段頂高程復(fù)核

根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，控制段邊墻高程，在宣泄校核洪水時(shí)不應(yīng)低于校核洪水位加安全超高值。滿足規(guī)范要求。

5 結(jié) 論

5.1 設(shè)計(jì)洪水復(fù)核

本次北井水庫安全復(fù)核設(shè)計(jì)按10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)水位為17.663 m，庫容為11.21 萬m3，最大泄量為5.99 m3/s。

5.2 現(xiàn)有防洪能力復(fù)核

本次洪水復(fù)核50 a 一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)壩頂高程為18.625 m，現(xiàn)在北井水庫壩頂高程為18.79 m，防浪墻頂高程為19.63 m，故北井水庫達(dá)到50 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，滿足規(guī)范要求。

5.3 溢洪道安全泄量

本次北井水庫安全復(fù)核校核標(biāo)準(zhǔn)按50 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，校核水位為18.065 m，庫容為12.60 萬m3，最大泄量為12.20 m3/s，溢洪道無消能設(shè)施，溢洪道泄量滿足要求，

5.4 綜合結(jié)論

依據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，通過對(duì)北井水庫進(jìn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核，最終復(fù)核防洪標(biāo)準(zhǔn)為B 級(jí)。

［1］張?jiān)疲铄|. 鬧德海水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評(píng)價(jià)分析［J］. 黑龍江水利科技，2009，37(03):134 －136.