清河水庫大壩加高影響因素分析

朱士戈

（遼寧省清河水庫管理局，鐵嶺112003）

1 引言

清河水庫于1958年5月3日興建，1966年工程全部竣工。水庫原設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇洪水設(shè)計、萬年一遇洪水校核、多年調(diào)節(jié)，水庫控制流域面積2376平方公里，總庫容9.71億立方米。水庫由大壩、溢洪道、泄洪洞組成。大壩為粘土斜墻砂礫壩，壩頂高程138.10米，防浪墻頂高程139.10米，粘土斜墻頂高程136.30米，最大壩高39.60米，水庫設(shè)計洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

水庫運行至今已經(jīng)50多年，工程狀況、水文資料、工程規(guī)范都發(fā)生了較大變化，根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》的有關(guān)規(guī)定，201*年清河水庫進行了第二次水庫大壩安全鑒定工作，鑒定結(jié)論為三類壩，需要進行水庫除險加固。在水庫安全鑒定階段，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)降為500年一遇洪水設(shè)計，5000年一遇洪水校核。在加固設(shè)計階段，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)仍按500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)考慮社會經(jīng)濟發(fā)展，鐵嶺市十二五規(guī)劃（市區(qū)人口100萬）以及清河水庫下游保護農(nóng)田和工業(yè)、交通、軍事等重要目標(biāo)，經(jīng)慎重研究校核洪水重新定為萬年一遇，保持原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)設(shè)計復(fù)核，大壩需加高1.15米，即防浪墻頂高程140.25米方能達到萬年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)。

2、大壩加高影響因素分析

2.1水庫淤積影響

清河水庫在1998年和2008年分別進行了兩次淤積測量（用地形圖法），測得泥沙淤積量分別為3350萬立方米和4250萬立方米，分別占總庫容的3.45%和4.38%。水庫汛限水位127米，2008年127米高程以上淤積量為899.5萬立方米水庫防洪庫容由5.05億立方米減少到4.96億立方米，如果仍要保證5.05億的防洪庫容，則增加0.09億立方米庫容，總庫容需達到9.80億立方米，此時按新的庫容曲線，水位將達到138.15米。這說明在水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計洪水不變的情況下，水庫校核洪水位將抬高0.75米。這就是水庫淤積對大壩加高的影響。

2.2設(shè)計洪水影響

2.2.1水庫原設(shè)計洪水

清河水庫原設(shè)計洪水頻率計算所用資料共計23年（1935-1944，1949-1961年），其中1951年和1953年清河流域發(fā)生大洪水，1951年洪峰流量6450立方米/秒，七天洪量4.76億立方米，1953年洪峰流量4760立方米/秒，七天洪量5.22億立方米。洪峰重現(xiàn)期為100年，1951、1953年分別為100年的第一、第二位。原設(shè)計洪水只計算了洪峰、七日洪量，十三日洪量，1953、1951年洪水七日洪量作為1856年以來第二、三位洪水，即重現(xiàn)期約為50年、30年左右。原設(shè)計采用1953年洪水為典型，水庫設(shè)計洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

2.2..2本次除險加固采用設(shè)計洪水

本次清河水庫除險加固設(shè)計，將清河水庫洪水系列延長到201*年，頻率計算所用資料共計72年（1935-1944，1949-201*年）。1995年遼河發(fā)生了較大洪水，暴雨偏于清河、柴河兩水庫以上地區(qū)。1995年洪水洪峰流量5330立方米/秒，七日洪量5.91億立方米。該階段清河水庫1951年洪峰重現(xiàn)期仍定為200年第一位，1995年為200年第二位，1953年為200年第三位。三日、七日洪量1995、1856、1953、1951分別按200年的前四位處理。本次采用1953、1995年兩種典型設(shè)計洪水過程線。調(diào)洪成果見下表。

清河水庫洪水調(diào)節(jié)計算成果表

典型年

P(%)

最大洪峰

最高水位

(m)

庫容

（106m3)

最大泄量

（m3/s)

原設(shè)計

特征水位(m)

1953

0.2

7840

134.81

781

3184

0.1

9030

134.99

791

3273

135.3　

0.01

13100

136.73

888

4207

137.4　

1995

0.2

7840

135.10

797

3331

0.1

9030

135.76

832

3679

135.3　

0.01

13100

138.06

968

4982

137.4　

由成果可見，按1953年典型洪水，清河水庫500年一遇設(shè)計水位134.81m，10000年一遇校核水位136.73m ；1995年典型洪水清河水庫清河水庫500年一遇設(shè)計水位135.10m，10000年一遇校核水位138.06m 。

由此可見1995年洪水是更不利的典型洪水。

3、采用規(guī)范影響

清河水庫原設(shè)計采用蘇聯(lián)40-50年代技術(shù)規(guī)范，如蘇聯(lián)國定全蘇標(biāo)準(zhǔn)：水工建筑物重要性分類ΓOOT3315—46，蘇聯(lián)碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范TY24-104-40等。本次加固設(shè)計采用規(guī)范《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000，《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001，《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》SL5077-1997等。規(guī)范制定相差70年，變化是相當(dāng)大的。

原設(shè)計百年一遇設(shè)計洪水壩頂高程計算公式H=H1%+R+e+A，H1%為百年設(shè)計洪水位135.1米，由原規(guī)范規(guī)定公式算得，R（最大波浪在壩坡上的爬高）1.36米，e（風(fēng)壅最大水面高度）0.07米，A（安全加高）0.75米，由此算得防浪墻頂高程為137.48米；萬年一遇非常洪水壩頂高程計算公式H=H0.01%+1.7，1.7米為安全加高，不再另外考慮波浪爬高、風(fēng)壅水面高度等，計算墻頂高程為139.1米。

加固設(shè)計洪水壩頂高程計算公式與原規(guī)范形式相同，即H=H0.1%+R+e+A，但是波浪爬高公式、水面高度公式不同，安全加高值也不同，由現(xiàn)行規(guī)范計算的波浪爬高為2.965米，風(fēng)壅高度0.019米，安全加高規(guī)定為1米，H0.1%為千年設(shè)計洪水位135.1米，計算墻頂高程為139.09米；萬年校核洪水壩頂高程計算公式與設(shè)計洪水形式相同，即H=H0.01%+R+e+A，經(jīng)計算R為1.883米，e為0.0078米，A規(guī)范規(guī)定為0.5米，H0.01%為萬年校核洪水位138.06米，由公式算得墻頂高程為140.45米（設(shè)計工況風(fēng)速取多年平均最大風(fēng)速16.4米/秒的1.5倍為24.6米/秒，校核工況風(fēng)速取16.4米/秒）。由此可見原設(shè)計規(guī)范比現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)低。

3結(jié)語

由以上分析可見，水庫淤積、設(shè)計洪水改變、采用規(guī)范不同，對壩頂高程復(fù)核產(chǎn)生很大影響（當(dāng)然，這些影響只是其中的一部分），經(jīng)計算防浪墻頂高程提高1.15米。這就要求水庫技術(shù)管理工作者在水庫管理過程中，必須注意水庫淤積對水庫防洪的不利影響，定期進行淤積測量，重新核定庫容曲線；設(shè)計洪水、采用規(guī)范對對大壩高程的影響是顯著的。發(fā)生大洪水后，必須及時進行水庫洪水復(fù)核，如不滿足防洪要求就必須有應(yīng)急措施，以確保水庫防洪安全。

參考文獻：

[1]《清河水庫工程初步設(shè)計第五卷建筑物》，1956年，水利部北京勘測設(shè)計院沈陽分院；

[2]《清河水庫除險加固初步設(shè)計報告》，201*年，遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院；

[3]《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001

[4]閆鐵奎、朱士戈等，《清河水庫泥沙淤積及其對防洪調(diào)度的影響》，99防洪技術(shù)國際研討會論文集，北京。

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