水庫防洪能力分析論文

時(shí)間:2022-06-29 05:03:00

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水庫防洪能力分析論文

1流域及工程概況

巴家嘴水庫位于甘肅省慶陽地區(qū)西峰市,涇河支流蒲河中游,壩址控制流域面積3522km2。蒲河發(fā)源于甘肅省環(huán)縣磚城子,平均海拔2500m,地勢西北高東南低,河流由西北向東南蜿蜒而下,沿途匯入的主要支流有葉祖河、康家河、黑河等。其中以黑河最大,流域面積為940km2。

蒲河中上游為黃土丘陵溝壑區(qū),溝谷發(fā)育,河道陡峻。下游為黃土塬區(qū),地勢平坦,流域內(nèi)植被覆蓋較差,黃土裸露,水土流失嚴(yán)重。

水庫于1958年9月開始興建,1960年2月截流,1962年7月建成,初建壩高58m,壩頂高程1108.7m,相應(yīng)庫容2.57億m3,后經(jīng)1964年、1974年兩次加高壩體,壩高74m,壩頂高程1124.7m,總庫容為5.11億m3。1981年水庫進(jìn)行了增建泄洪洞工程初步設(shè)計(jì),確定的水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇洪水設(shè)計(jì),二千年一遇洪水校核,設(shè)計(jì)洪水位為1118.60m,校核洪水位為1124.4m。水庫為黃土均質(zhì)壩。

水庫自1960年投入運(yùn)用以來,采用過蓄水?dāng)r沙、自然滯洪和蓄清排渾三種運(yùn)用方式。但由于泄流能力不足,入庫泥沙大部分?jǐn)r在庫內(nèi),庫區(qū)淤積嚴(yán)重。1960年2月至2001年4月,水庫總淤積量為3.30億m3,至2001年4月,1124.4m高程以下庫容僅有1.89億m3。

巴家嘴水庫現(xiàn)以成為集城鎮(zhèn)供水、灌溉、發(fā)電、防洪為一體的綜合性水庫。

2設(shè)計(jì)洪水

巴家嘴洪水系暴雨形成,大洪水主要發(fā)生在7~8月,由于暴雨歷時(shí)短,雨強(qiáng)較大,加上流域內(nèi)地形陡竣,匯流迅速,所以洪水過程一般為陡漲陡落的單峰型。

巴家嘴水庫的設(shè)計(jì)洪水,自從1958年開始以來,不同單位曾先后進(jìn)行過十多次分析計(jì)算。各次計(jì)算除采用資料系列有所差別外,就是對歷史洪水資料的采用有所不同。最有代表性的是1981年巴家嘴水庫增建泄洪洞工程初步設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)洪水成果,其采用的洪水資料系列為1962~1978年,1947年的歷史洪水重現(xiàn)期按1901年以來第一大洪水處理,重現(xiàn)期為87年。該設(shè)計(jì)成果通過了水利部審查。本次將洪水的資料系列延長至2000年,1947年的歷史洪水按實(shí)測系列處理,重現(xiàn)期相當(dāng)于50年一遇,復(fù)核后的設(shè)計(jì)洪水成果與1981年成果比較見表1。

從表中可以看出,本次計(jì)算成果與1981年成果相比,均值:洪峰流量小3.5%,3天洪量大13.5%;CV值:洪峰流量相同,3天洪量小8.2%;各頻率設(shè)計(jì)值:洪峰流量小3%左右,洪量相差不大。因此,設(shè)計(jì)洪水成果是穩(wěn)定的。本次水庫防洪能力分析仍采用1981年的設(shè)計(jì)洪水成果,即:百年一遇洪水,設(shè)計(jì)洪峰流量為10100m3/s,三日洪量為1.36億m3;兩千年一遇洪水,設(shè)計(jì)洪峰流量為20300m3/s,三日洪量為2.55億m3。

巴家嘴水庫壩址的設(shè)計(jì)洪水過程線,采用仿典型年的方法進(jìn)行計(jì)算,典型洪水選擇1958年7月14日至7月16日的洪水過程。

3巴家嘴水庫防洪能力分析

3.1防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

根據(jù)中華人民共和國防洪標(biāo)準(zhǔn)(GB50201-94),巴家嘴水庫屬大(2)型水庫工程,其防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是百年一遇至五百年一遇洪水設(shè)計(jì)、二千年一遇至五千年一遇洪水校核。增建泄洪洞工程設(shè)計(jì)時(shí)采用了防洪標(biāo)準(zhǔn)的下限,即百年一遇洪水設(shè)計(jì)、二千年一遇洪水校核。該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)水利部審查同意。本次仍按此防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行現(xiàn)狀防洪能力分析。

3.2庫容及泄流能力

巴家嘴水庫的庫容于2001年3月進(jìn)行了測量,水位~庫容關(guān)系見表2。目前巴家嘴水庫的泄洪設(shè)施有新建泄洪洞、原泄洪洞和輸水洞,其共同使用的條件下,水位~泄量關(guān)系見表2。

3.3設(shè)計(jì)、校核洪水位

水庫按敞泄滯洪運(yùn)用方式,起始調(diào)洪水位分別用1109.00m(甘旱汛指發(fā)〔2000〕019號(hào)和甘水基發(fā)〔2000〕13號(hào)文批復(fù)巴家嘴水庫2000年度汛方案)和1100.00m(技施設(shè)計(jì)時(shí)),進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。本次計(jì)算的設(shè)計(jì)、校核洪水位見表3。

從表3可以看出,兩個(gè)起調(diào)水位(1100m與1109m)的最高洪水位和防洪庫容相差不大,主要原因是1109m以下庫容較小僅200萬m3。本次計(jì)算的百年一遇設(shè)計(jì)洪水位為1119.92m(按起調(diào)水位1100m計(jì)算成果,下同),比原設(shè)計(jì)(增建泄洪洞設(shè)計(jì),下同)1118.6m高1.32m,二千年一遇校核洪水位為1125.57m,比原設(shè)計(jì)1124.4m高1.17m。

本次復(fù)核的設(shè)計(jì)與校核洪水位,較原設(shè)計(jì)、校核洪水位偏高,主要是水庫淤積嚴(yán)重,庫容減少較多所致。

3.4水庫現(xiàn)狀防洪能力

由于大壩沉陷,2001年4月15日實(shí)測大壩防浪墻頂高程為1125.63m,壩頂高程為1124.43m,比原防浪墻頂和壩頂高程降低0.27m(原防浪墻頂高程為1125.90m,壩頂高程為1124.7m),按1.50m壩頂超高考慮,現(xiàn)有壩高的防洪最高水位為1124.13m。經(jīng)調(diào)洪計(jì)算復(fù)核,1124.13m的防洪水位相應(yīng)的洪水重現(xiàn)期為960年,即巴家嘴水庫現(xiàn)狀的防洪能力為近千年一遇。

4結(jié)論

通過上述巴家嘴水庫設(shè)計(jì)洪水及水庫防洪能力的分析,可以得出如下結(jié)論:

1、巴家嘴水庫的設(shè)計(jì)洪水是穩(wěn)定可靠的。經(jīng)過復(fù)核后的設(shè)計(jì)洪水成果,與1981年巴家嘴水庫增建泄洪洞工程初步設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)成果接近,說明巴家嘴水庫的設(shè)計(jì)洪水是穩(wěn)定可靠的。即:百年一遇洪水,設(shè)計(jì)洪峰流量為10100m3/s,三日洪量為1.36億m3;兩千年一遇洪水,設(shè)計(jì)洪峰流量為20300m3/s,三日洪量為2.55億m3。

2、水庫現(xiàn)狀的防洪高水位已不能滿足國標(biāo)防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求。從水庫調(diào)洪水位上分析,本次水庫的設(shè)計(jì)(百年)和校核(二千年)洪水位,分別比原設(shè)計(jì)高出1.32m和1.17m,水庫現(xiàn)狀的防洪高水位已不能滿足國標(biāo)防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3、水庫現(xiàn)狀防洪能力僅有960年一遇。根據(jù)水庫現(xiàn)狀的庫容和泄流能力,現(xiàn)狀大壩防洪能力只能達(dá)到防御960年一遇洪水的能力,遠(yuǎn)不能達(dá)到國標(biāo)(GB50201-94)要求的2000年一遇的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。