李金水庫除險(xiǎn)加固洪水調(diào)節(jié)計(jì)算與分析

韓吉旭

(遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 111000)

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李金水庫除險(xiǎn)加固洪水調(diào)節(jié)計(jì)算與分析

韓吉旭

(遼寧潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 111000)

[摘要]李金水庫位于綏中縣大王廟鎮(zhèn)境內(nèi)小黃村王寶河支流上，是以調(diào)洪、灌溉為主，供水、養(yǎng)魚為輔的小(一)型水庫。目前，李金水庫主要建筑物大壩、溢洪道、灌溉輸水隧洞等工程均存在著程度不一、或大或小危及工程安全的問題，致使水庫工程一直在帶病運(yùn)行。對李金水庫工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固建設(shè)迫在眉睫。文章就此分析了水庫的洪水的的洪峰流量計(jì)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，為除險(xiǎn)加固工程建設(shè)提供了詳實(shí)的理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]水位；洪水調(diào)節(jié)；洪水計(jì)算；李金水庫

1水庫概況

李金水庫位于綏中縣大王廟鎮(zhèn)境內(nèi)小黃村王寶河支流上，是以調(diào)洪、灌溉為主，供水、養(yǎng)魚為輔的小(一)型水庫。水庫位于王寶河支流上，該支流發(fā)源于大王廟鄉(xiāng)黃羊村老秦家北五花大頂，發(fā)源地至入河口全長56.50 km，壩址以上河長15.70 km，控制流域面積29.20 km2，河道比降24.10‰。水庫始建于1974年8月，由當(dāng)時(shí)的大王廟人民公社組織農(nóng)民建設(shè)，1977年5月竣工。設(shè)計(jì)單位是綏中縣水利局，原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇。原設(shè)計(jì)中：死水位109.50 m，死庫容44.22萬 m3；正常高水位118.00，正常高水位庫容397.09萬 m3；設(shè)計(jì)洪水位122.45 m，設(shè)計(jì)洪水位庫容736.23萬 m3；校核洪水位124.55 m，校核洪水位庫容930.19萬 m3。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。土壩為粘土心墻砂殼壩，溢洪道為開敞式寬頂堰。目前，李金水庫主要建筑物大壩、溢洪道、灌溉輸水隧洞等工程均存在著程度不一、或大或小危及工程安全的問題，致使水庫工程一直在帶病運(yùn)行。2007年，葫蘆島市水利局組織專家召開了李金水庫大壩安全鑒定會議，經(jīng)現(xiàn)場察勘和對大壩安全鑒定報(bào)告審議和討論，認(rèn)定本工程屬三類壩，并建議對李金水庫工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。

2水庫除險(xiǎn)加固的必要性

李金水庫工程興建在70年代，工程投產(chǎn)運(yùn)行至今已進(jìn)入老化期，以致水庫一直被限制蓄水帶病運(yùn)行，嚴(yán)重影響了工程效益的正常發(fā)揮，并對下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了威脅，對李金水庫工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固建設(shè)迫在眉睫。水庫除險(xiǎn)加固后將消減河道洪峰，保護(hù)下游7個(gè)行政村、4 200口人，7 500畝耕地和S213省道(綏中至青龍公路)、通訊電纜等重要設(shè)施，社會效益顯著。水庫除險(xiǎn)加固工程完成后，可以發(fā)展養(yǎng)魚等多種經(jīng)營項(xiàng)目，增加經(jīng)濟(jì)收入，將更好的改善水庫附近的自然環(huán)境，環(huán)境效益突出。水庫工程正常運(yùn)行后，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和果樹灌溉提供了水源保證，對提高農(nóng)民收入，建設(shè)社會主義新農(nóng)村具有重要意義。

3水庫任務(wù)和規(guī)模確定

李金水庫的主要任務(wù)是調(diào)洪與灌溉，同時(shí)兼有養(yǎng)魚。李金水庫總庫容為917.04萬 m3，水庫規(guī)模為小(一)型水庫，工程等別為IV等，永久性水工建筑物級別為4級。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=3.33%，設(shè)計(jì)水位為122.04 m，相應(yīng)庫容701.11萬 m3；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=0.33%，設(shè)計(jì)水位為124.41 m，相應(yīng)庫容917.04萬 m3

4死水位復(fù)核

從水庫30多年的運(yùn)行結(jié)果來看，泥沙淤積較小。據(jù)估算，水庫運(yùn)行30年來總淤沙體積11.2萬 m3，僅占水庫原設(shè)計(jì)死庫容的25.3%，不影響水庫庫容及水庫的正常運(yùn)行。因此本次設(shè)計(jì)水庫死水位依然采用原成果，即109.50 m。

5水庫洪水調(diào)節(jié)計(jì)算與分析

5.1水位～庫容曲線

根據(jù)泥沙分析估算，水庫30年來總淤沙體積約11.2萬 m3，僅占水庫總庫容的1.2%，水庫泥沙淤積很少，庫容變化非常小，故本次設(shè)計(jì)依然采用水庫原設(shè)計(jì)時(shí)的水位～庫容曲線，水位～庫容曲線和水位～輸水洞泄量關(guān)系成果見表1，繪制水庫水位～庫容曲線關(guān)系圖見圖1。

圖1　李金水庫水位～庫容曲線關(guān)系圖

5.2洪水調(diào)度

李金水庫輸水洞泄量能力較小，不參與水庫泄洪。溢洪道屬于開敞式無坎寬頂堰，無閘控制，當(dāng)水庫水位超過溢洪道堰頂高程后，即自行泄流。水庫洪水調(diào)度方式為自由泄流。

5.2.1溢洪道水位～泄流曲線

本次設(shè)計(jì)對溢洪道進(jìn)行了加固設(shè)計(jì)，對泄流能力進(jìn)行了復(fù)核。

Q=MBh3/2

式中：q為下泄流量(m3/s)；B為溢洪道底寬(m)；h為溢洪水深(m)；М=σsεm(2g)0.5=1.42(寬頂堰堰長超過水頭h的2～3倍)；бs為淹沒系數(shù)，бs=1；ε為側(cè)收縮系數(shù)，ε=1.0；m為流量系數(shù)，m=0.321。

李金水庫溢洪道水位-泄量關(guān)系見表2和圖2。

表1　水位-庫容曲線和水位～輸水洞泄量關(guān)系成果表

表2　水位-溢洪道泄量關(guān)系成果表

5.2.2洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

李金水庫P=10%洪水、設(shè)計(jì)洪水與校核洪水調(diào)節(jié)計(jì)算采用試算法，基本計(jì)算原理如下：

入庫流量過程線(可將校核洪水過程和設(shè)計(jì)洪水過程作為入庫流量過程線)與經(jīng)過水庫調(diào)蓄后的出庫流量過程線之間關(guān)系，可用水量平衡方程式來表示。計(jì)算公式如下：

(Q1+Q2)/2×△t-(q1+q2)/2×△t=V2-V1=△V

式中：Q1為時(shí)段初入庫流量(m3/s)；Q2為時(shí)段末入庫流量(m3/s)；q1為時(shí)段初出庫流量(m3/s)；q2為時(shí)段末出庫流量(m3/s)；V1為時(shí)段初入庫蓄水量(萬m3)；V2為時(shí)段末入庫蓄水量(萬m3)；t為時(shí)段長，本工程計(jì)算時(shí)段長度按洪水入庫過程中變化大小確定；△V為時(shí)段內(nèi)的水庫蓄水變量(萬m3)

采用試算法計(jì)算，經(jīng)過調(diào)洪計(jì)算，計(jì)算成果詳見表3。經(jīng)過除險(xiǎn)加固的洪水復(fù)核，p=10%洪水位120.94 m，相應(yīng)庫容為610.37萬 m3；p=0.33%校核洪水位124.41 m，相應(yīng)庫容為917.04萬 m3；P=3.33%設(shè)計(jì)洪水位為122.04 m，相應(yīng)庫容為701.11萬 m3。

圖2　水位-庫容關(guān)系曲線

頻率(%)最大入庫洪峰(m3/s)最高庫水位(m)最大庫容(m)最大泄量(m3/s)10.00290.65120.94610.37114.843.30153.65122.04701.11184.790.33284.44124.41917.04369.00

6結(jié)語

通過對葦子溝李金水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)后的洪水計(jì)算分析，可以得出滿足水庫的運(yùn)行與管理。水庫除險(xiǎn)加固工程完成后，將更好的改善水庫附近的自然環(huán)境，環(huán)境效益突出。水庫工程正常運(yùn)行后，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和果樹灌溉提供了水源保證，對提高農(nóng)民收入?？傊?，水庫除險(xiǎn)加固工程完成后，將產(chǎn)生顯著的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益；對建設(shè)社會主義新農(nóng)村具有重要意義。

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[收稿日期]2015-10-28

[作者簡介]韓吉旭(1987-)，男，遼寧瓦房店人，助理工程師，主要從事水利輸水工程、河道、水土保持、水資源研究等工作。

[中圖分類號]TV131.4

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0129-02