呂高峰，李 濤

(1.中國電建集團(tuán) 華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.國家水電站大壩安全和應(yīng)急工程技術(shù)中心，浙江 杭州 310014)

0 引 言

防洪問題是水電站大壩運(yùn)行安全評(píng)價(jià)中最為關(guān)注的一個(gè)問題。防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足現(xiàn)行規(guī)范，運(yùn)行過程發(fā)生大洪水或強(qiáng)降雨導(dǎo)致運(yùn)行期實(shí)際洪水超過原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，土石壩沉降導(dǎo)致壩頂(防浪墻頂)高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范，是大壩運(yùn)行安全防洪評(píng)價(jià)中的常見問題。上述問題直接影響了大壩的防洪安全，要在評(píng)價(jià)過程中重點(diǎn)關(guān)注。

防洪相關(guān)的評(píng)價(jià)要素有洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、壩頂高程，其中混凝土壩和土石壩的壩頂高程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一樣。評(píng)級(jí)分為a、a-、b和c四個(gè)等級(jí)，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。[1-3]

表1 水電站大壩防洪安全相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1 大壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)不符合現(xiàn)行規(guī)范

1.1 原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低

山西天橋水電站為三等工程，本工程設(shè)計(jì)階段選用的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期是100年，但未設(shè)置校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)階段選用的洪水標(biāo)準(zhǔn)不符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

1.2 現(xiàn)洪水規(guī)范已有變更

修文水電站設(shè)計(jì)的時(shí)候采用老規(guī)范，按重現(xiàn)期50年設(shè)計(jì)，200年校核。按照現(xiàn)行規(guī)范核查，原定的洪水標(biāo)準(zhǔn)不符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

1.3 建筑物級(jí)別的變化導(dǎo)致防洪標(biāo)準(zhǔn)變化

下六甲電站因面板堆石壩最大壩高84.2 m，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，堆石壩最大壩高超過80 m，建筑物級(jí)別提高至2級(jí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)也要相應(yīng)提高(見表2)。因此，建筑物級(jí)別和洪水標(biāo)準(zhǔn)不符合電力行業(yè)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定。

表2 提高壅水建筑物級(jí)別的壩高指標(biāo)

2 運(yùn)行過程發(fā)生大洪水或強(qiáng)降雨導(dǎo)致實(shí)際洪水超過原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 大洪水導(dǎo)致洪水成果增大

白山水電站因2010年、2013年流域發(fā)生特大洪水，經(jīng)洪水計(jì)算，設(shè)計(jì)、校核洪峰流量，分別比原設(shè)計(jì)審定成果增大8.0%、8.7%。

2.2 強(qiáng)降雨導(dǎo)致洪水成果增大

蒲石河抽水蓄能電站上水庫的設(shè)計(jì)洪水成果是由當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計(jì)暴雨推求得到。設(shè)計(jì)階段采用《遼寧省暴雨洪水查算圖表》和砬子溝水文站實(shí)測年最大降雨量頻率適線等方法進(jìn)行計(jì)算和復(fù)核?？⒐ぐ踩b定階段將砬子溝站系列延長至2012年，充分考慮了2010年特大暴雨(24 h最大降雨量為622.1 mm)的影響，設(shè)計(jì)洪水成果在校核和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)值分別比可行性研究階段成果增大33.4%和27.8%。

3 土石壩沉降導(dǎo)致壩頂(防浪墻頂)高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范

土石壩的壩頂土石壩在壩體填筑到頂后，壩體依舊有較大的沉降，沉降量過大將導(dǎo)致壩頂(防浪墻頂)高程不滿足規(guī)范要求。未預(yù)留竣工后的沉降超高或者預(yù)留的沉降超高小于沉降實(shí)際值，是導(dǎo)致壩頂(防浪墻頂)高程不符合現(xiàn)行規(guī)范的原因[4-6]。

3.1 壩頂高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范

百丈漈一級(jí)水電站受壩體沉降，2020年1月實(shí)測主壩壩頂最低高程是658.91 m，連珠墳副壩壩頂最低高程是658.64 m，白墳副壩壩頂最低高程是658.62 m。主壩壩頂最低高程與校核洪水位均為658.91 m，兩者一致。連珠墳和白墳兩座副壩的實(shí)測壩頂高程低于校核洪水位658.91 m。目前，三座大壩的壩頂高程不符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

3.2 防浪墻頂高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范

雙溝水電站受壩體沉降影響，2019年6月防浪墻頂實(shí)測最低高程低于計(jì)算值0.32 m，防浪墻頂高程不符合規(guī)范要求。沉降過程線見圖1。

圖1 大壩壩頂沉降過程線

4 運(yùn)行期防洪問題的解決方法

4.1 加高壩頂(防浪墻頂)高程

百丈漈一級(jí)水電站通過對(duì)主副壩進(jìn)行了加高，主壩、連珠墳副壩、白墳副壩壩頂高程分別加高至659.18 m、658.96 m和658.95 m，均高于校核洪水位，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。雙溝水電站利用防浪墻上部的欄桿，電廠在防浪墻頂部焊接鋼板，使防浪墻加高50 cm，防浪墻頂高程滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。湖北某水電站加高防浪墻近2 m左右，為便于從壩頂向水庫上游巡查，增設(shè)臺(tái)階(見圖2)。

圖2 壩頂加高防浪墻及防浪墻下臺(tái)階的現(xiàn)場

4.2 增大泄流能力

天橋電站新建2孔泄洪閘和4孔排沙閘，并加高土壩壩頂高程至838.00 m。通過除險(xiǎn)加固，提高了工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)，使之滿足校核洪水重現(xiàn)期1000年要求，符合現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，很多水電站大壩因泄流能力不夠而采取增加泄洪設(shè)施來解決，例如柘林水電站增建了第二溢洪道，百丈漈一級(jí)水電站增設(shè)了非常溢洪道。

4.3 限制運(yùn)行條件

4.3.1 增加泄水量

蒲石河抽水蓄能電站經(jīng)過調(diào)洪計(jì)算，在上水庫設(shè)計(jì)洪水位393.60 m、校核洪水位394.00 m維持不變的情況下，當(dāng)汛期上水庫發(fā)生洪水且水位達(dá)到392.5 m時(shí)，開啟1臺(tái)機(jī)組發(fā)電約半小時(shí)或以其他可能發(fā)電運(yùn)行方式泄放水量，上水庫200年一遇和1 000年一遇的洪水位分別為393.50 m和394.00 m，均未高于可行性研究階段設(shè)計(jì)的相應(yīng)頻率洪水位。實(shí)際運(yùn)行中汛期仍執(zhí)行上水庫控制水位不超392.0 m，通過水位測量、視頻監(jiān)控和自動(dòng)停止抽水等防超抽安全措施，基本能保證上水庫水位在正常蓄水位392.00 m以下工作。

4.3.2 降低汛限水位

柘溪大壩洪水復(fù)核表明大壩防洪安全不能滿足上級(jí)批準(zhǔn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，主汛期應(yīng)調(diào)整調(diào)度方案，汛期限制水位控制在162.0 m以下運(yùn)行，并需加高加固防浪墻。

4.3.3 限制上游水庫運(yùn)行

珠窩大壩初步設(shè)計(jì)時(shí)洪水設(shè)計(jì)只考慮官廳至珠窩區(qū)間洪水，未考慮上游官廳水庫泄洪的影響，當(dāng)區(qū)間發(fā)生重現(xiàn)期為500年洪水時(shí)，上游的官廳水庫必須關(guān)閘停泄，方可保證大壩安全[8]。

4.4 聯(lián)合調(diào)度

4.4.1 桓回連調(diào)

鑒于回龍山的工程原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低及泄流能力小的缺陷，由上游的桓仁工程承擔(dān)其提高設(shè)計(jì)、校核標(biāo)準(zhǔn)所需庫容。對(duì)洪水頻率P<0.2%洪水，桓仁水電站分時(shí)段按回龍山水庫控制入庫流量，減少桓仁-回龍山區(qū)間流量泄放，從而提高回龍山工程的設(shè)計(jì)及校核洪水標(biāo)準(zhǔn)，整體上提高渾江梯級(jí)工程的安全度。

4.4.2 白豐聯(lián)調(diào)

新豐滿大壩重建前，需要白山大壩承擔(dān)一定的防洪任務(wù)，即在不同頻率洪水條件下，白山大壩對(duì)下泄流量進(jìn)行控制，以保護(hù)豐滿大壩及下游其他重點(diǎn)設(shè)施。

5 結(jié) 語

水電站大壩防洪問題是運(yùn)行期常見的問題，防洪問題直接影響大壩運(yùn)行安全，大壩運(yùn)行期防洪問題及解決方法如下：

(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足現(xiàn)行規(guī)范，運(yùn)行過程發(fā)生大洪水或強(qiáng)降雨導(dǎo)致運(yùn)行期實(shí)際洪水超過原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，土石壩沉降導(dǎo)致壩頂(防浪墻頂)高程不符合現(xiàn)行規(guī)范等常見問題。

(2)原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低、洪水標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)范變化、建筑物級(jí)別變化導(dǎo)致防洪標(biāo)準(zhǔn)變化是大壩運(yùn)行期防洪標(biāo)準(zhǔn)不符合現(xiàn)行規(guī)范的三個(gè)主要原因。

(3)運(yùn)行期大壩防洪問題的解決方法主要有加高壩頂(防浪墻頂)高程，增建泄洪設(shè)施增大泄流能力，限制運(yùn)行條件(降低汛限水位、增加泄水量、限制上游水庫運(yùn)行等)和聯(lián)合調(diào)度。