高坊水庫安全鑒定防洪能力復核分析

熊志明

(金溪縣水利局，江西 撫州 344800)

1 工程概況

高坊水庫位于金溪縣黃通鄉(xiāng)與陸坊鄉(xiāng)交界處，距縣城15km，壩址座落于信江水系白塔河支流高坊河上，壩址以上控制流域面積102km2。是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。水庫下游有金溪縣陸坊鄉(xiāng)、余江縣城、工礦企業(yè)、浙贛鐵路、206國道等重要設施，保護下游人口10萬人，耕地面積8000hm2。

高坊水庫始建于1958年，1974年作了大壩斜墻鋪蓋處理，1986年樞紐工程按提高正常蓄水位4.5m進行了擴建加固，2004年對水庫進行了除險加固。樞紐工程主要建筑物有：主壩(均質土壩)、副壩(漿砌石壩)、溢洪道、灌溉兼發(fā)電隧洞、放空隧洞及壩后電站等。

2 設計洪水復核

2.1 防洪標準復核

高坊水庫總庫容6750萬m3，為中型水庫，根據(jù)現(xiàn)行《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2017)，本工程等別為Ⅲ等，主要水工建筑物級別為3級，按山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性建筑物洪水標準規(guī)定，3級建筑物設計洪水標準為100-50a一遇，校核洪水標準為2000-1000a一遇， 2002年除險加固階段設計標準采用100a一遇，校核標準采用1000a一遇，滿足《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2017)的要求，本次沿用該標準，其設計洪水標準為100a一遇，校核洪水標準為1000a一遇。

2.2 設計洪水復核

本次采用江西省水文總局2010年編制的《江西省暴雨洪水查算手冊》(以下簡稱《手冊》)，根據(jù)《手冊》使用說明，面積在50km2以上的流域，推薦采用瞬時單位線法計算設計洪水，當工程規(guī)模屬中型或性質較為重要，而且要求有較精確的設計洪水過程線進行調洪演算時，宜采用瞬時單位線法計算，故本次采用瞬時單位線法復核設計洪水。

2.2.1 暴雨推求

根據(jù)工程地理位置采用《手冊》中的暴雨等值線圖和偏差系數(shù)圖可查得水庫流域各時段暴雨參數(shù)，其相應的設計暴雨成果列入表1。

表1 水庫各時段點暴雨值成果表

根據(jù)選定的設計暴雨參數(shù)，推求壩址控制流域的各頻率設計暴雨面暴雨量，成果見表2。

表2 水庫各時段面暴雨值成果表

2.2.2 產匯流計算及洪水成果

1)設計暴雨時程分配：

考慮流域面積較大，因此采用控制時段△t=3h的暴雨雨型分配過程，求得各頻率下的時段暴雨分配量，見表3。

2)設計24h凈雨計算：

由產流分區(qū)圖可知，工程屬信江流域，位于產流Ⅵ區(qū)，查《手冊》附表，計算出各頻率下24h凈雨過程，見表4。

3)設計洪水及洪水過程線推求：

該工程屬信江流域，據(jù)瞬時單位線計算分區(qū)圖，該工程位于Ⅵ區(qū)，利用該區(qū)經驗公式計算設計洪水過程線，見表5及表6。

表3 水庫設計暴雨時程分配表

表4 水庫設計凈雨成果表

表5 高坊水庫設計洪水成果表

表6 高坊水庫設計洪水過程線成果表

續(xù)表6 高坊水庫設計洪水過程線成果表

2.2.3 設計洪水成果選用及分析

將本次安全鑒定階段推求的設計洪水成果與原設計成果進行比較，經分析，本次采用《手冊》推求的設計暴雨H60min比原成果小9.1%-13.9%， H6比原成果小10.2%-12.2%，H24與原成果基本一致，且因匯流參數(shù)計算公式參數(shù)的變化導致計算的匯流參數(shù)m 值不同， 本次推求的設計洪峰流量均小于原成果，最大一日洪量100a一遇大于原設計成果，1000a一遇小于原成果。

根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》(SL258-2017)防洪能力復核一般規(guī)定7.1.4條，如設計洪水復核計算成果小于原設計洪水成果，宜沿用原設計洪水成果進行調洪計算，本次將本階段復核的設計洪水和原設計洪水均進行調洪演算，成果比較如下表7，從表中可以看出，調洪水位100a一遇本次成果與原成果一致，1000a一遇以原成果更大，因此，本次設計洪水成果沿用原設計成果，見表8、表9 。

表7 采用不同方法推求洪水及調洪成果比較表

表8 高坊水庫原設計洪水成果表

2.2.4 設計洪水成果合理性及分析

1)本次設計洪水計算設計雨型采用《手冊》確定的以3h為時段分配的區(qū)域性綜合成果，設計暴雨選用地區(qū)綜合成果，經與周圍單站短歷時暴雨成果比較后，選用的暴雨成果對工程的安全有保證。

本次計算的設計洪水和調洪最高水位經與原成果進行比較后，100a一遇和1000a一遇設計洪峰流量均小于原成果，但最大一日洪量100a一遇本次復核成果大，1000a一遇比原成果小，經調洪演算后，100a一遇調洪水位基本一致，1000a一遇以原成果更大，根據(jù)《導則》規(guī)定，本次沿用原設計洪水成果，對工程的安全是有保障的。

2)為進一步論證本次洪水復核成果的合理性，將本次設計洪水與本地區(qū)其它水庫設計洪水成果進行比較，詳見表10。從表中可以看出，水庫的洪峰模系數(shù)與本地區(qū)其它已建中型水庫的設計洪峰模系數(shù)較接近，因此設計洪水成果是合理的，可作為洪水復核采用。

表10 水庫及鄰近流域設計洪水成果比較表

3 調洪演算

3.1 水庫泄洪設施

高坊水庫采用溢洪道泄洪，水位、下泄流量成果見表11。

3.2 調洪演算

1) 起調水位：

因高坊水庫下游有防洪要求，本次安全鑒定則以汛限水位117.3m作為起調水位。

表11 高坊水庫水位-下泄流量成果表

2)防洪高水位：

水庫下游防護對象是石溪渡槽以下的浙贛鐵路、余江縣城及部分沿河鄉(xiāng)鎮(zhèn)，防洪標準為10a一遇，因此，按10a一遇的洪水過程，下游河道的安全泄量為146 m3/s，按該安全泄量進行控制泄洪，經調洪演算，求得防洪高水位為118.17m。

3)調洪最高水位：

根據(jù)防洪汛期限制水位117.3m為起調水位，采用水庫下游防洪泄水規(guī)則及調度方式，對各頻率設計洪水按安全泄量進行控制泄洪，直至防洪高水位出現(xiàn)，然后按大壩防洪的調度方式，進行調洪演算。調洪演算采用變時段試算法，求得各頻率特征水位及最大下泄流量，高坊水庫調洪計算結果詳見表12。

4 抗洪能力復核計算

本次復核水庫設計洪水位(P=1.0%)為118.28m，校核洪水位(P=0.1%)為118.89m。壩頂超高計算結果詳見表13。

表12 高坊水庫調洪演算成果表

表13 壩頂超高計算表

從表13可知，大壩壩頂高程滿足現(xiàn)行規(guī)范的防洪要求。

5 結果分析

1)本次安全評價高坊水庫設計標準仍采用100a一遇，校核標準仍采用1000a一遇，與原成果一致。

2)本次安鑒沿用原洪水計算成果，原成果對工程的安全有保證，能滿足本階段評價水庫防洪能力的設計要求。

3)現(xiàn)狀壩頂高程能滿足現(xiàn)行規(guī)范的防洪要求。

綜上所述，按《水庫大壩安全評價導則》(SL258-2017)，大壩防洪安全性為A級。