小水库溢洪道泄洪能力复核——以昌乐县某小型水库为例

小水库溢洪道泄洪能力复核——以昌乐县某小型水库为例

秦永辉 王洪运 张立生

山东恒源勘测设计有限公司 山东省 潍坊市 邮编:261061

摘要：山东省内小型水库数量较多，在防洪、灌溉方面发挥着重要作用，但因建成年代久远，水库特性、水文情况发生改变，且鉴于近年来时有小型水库发生漫坝险情，全省范围内开展小型水库溢洪道泄洪能力复核工作。本文以昌乐某小型水库为例，对小型水库溢洪道泄洪能力复核工作的内容、流程及方法进行了分析探讨。

关键词：昌乐县；小型水库；溢洪道；泄洪能力

引言

近年来我国暴雨频发，部分地区发生严重洪涝灾害，部分小型水库出现漫坝、溃坝等重大险情，如3·1西沟水库漫坝事件，造成严重损失。为做好水库安全度汛工作，全省范围内开展小型水库溢洪道泄洪能力复核工作，以便及时清除泄洪障碍，恢复泄洪能力，保证泄洪安全。

1小型水库基本情况

（1）流域概况

该水库为小（2）型水库，位于昌乐县乔官镇，属弥河水系大丹河支流，水库坝址以上集水面积为12km2，流域呈狭长形，地势南高北低，流域属山区丘陵区，坝址以上河道平均干流比降为0.0324m/m。

（2）水文气象

昌乐县属暖温带大陆性半湿润季风型气候，四季分明，干湿季明显，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。根据昌乐县气象局实测资料，昌乐县多年平均气温12.5℃，工程所在区域多年平均降水量634.2mm，由于季风的影响，降雨量集中在6～9月，特别是7～8月。干旱指数1.71，年径流深181.5mm。无霜期190d，多年平均日照时数为2668.0h，日照百分率为60%。光照充足，雨热同期。

（3）工程概况

水库由大坝、溢洪道等组成，水库大坝为均质土坝，最大坝高10.5m，坝顶高程140.00m，坝顶宽度5~12m，坝轴线长度280m，坝顶路现状为砂石道路。迎水坡坡比1：2.5，自锁水工砖/草皮护坡；背水坡坡比1:2.0，草皮护坡，有纵横向排水沟。溢洪道位于大坝左岸，开敞式溢洪道，建有生产桥一座，堰顶高程136.40m，溢洪道堰顶净宽30.0m。

水库总库容为48.71万m3，工程规模为小（2）型，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。大坝设计洪水标准为20年，校核标准为200年[1]。

2泄洪能力复核工作要求

（1）组建项目组，分解工作任务，搜集工程原勘测、设计、施工资料，搜集最近一次经审查并批复的洪水资料。

（2）组织小型水库溢洪道现场安全检查，填写溢洪道现场检查情况表。

（3）实地勘测，对溢洪道处现状地形及尾水渠出口段下游河道地形进行测量，并绘制溢洪道平面布置图、纵断图（溢洪道进口至出水渠段）、溢洪道进出口、泄槽典型断面的横断图。

（4）复核溢洪道现状断面尺寸、坡度；复核溢洪道现状过流能力。

（5）根据复核成果，编制溢洪道泄洪能力复核报告。

3溢洪道现场安全检查

（1）检查内容

①溢洪道内是否存在违章建筑；

②溢洪道是否被侵占、堵塞、是否设有拦鱼网等阻碍行洪的设施；

③出水渠与下游河道连接段是否畅通；

④溢洪道进水段、控制段、泄槽段、出水渠及下游河道段岸坡或边墙现状。

（2）检查结论

①溢洪道内无违章建筑及碍洪设施；

②溢洪道控制段建有5孔生产桥1座，控制段设有浆砌石挡墙及砼护底，泄槽、出水渠及下游河道均为土质岸坡；

③出水渠与下游河道连接畅通；

④溢洪道泄槽左岸坡邻近大坝背水坡，存在冲刷隐患[2]。

4溢洪道过流能力复核

（1）设计标准复核

该水库2017年编制完成除险加固初步设计，自编制完成至今，流域内多年平均最大24h降雨量、变差系数未发生改变，流域面积、上游河道长度、河道比降等无明显变化，且未发生因自然变化或工程项目导致的水库库容、兴利水位等相关特性参数的改变。

综上所述，本次溢洪道泄洪能力复核中洪水采用除险加固后的洪水计算成果，即20年一遇入库洪峰流量109.83m3/s，最大泄量105.54m3/s，设计洪水位138.15m；200年一遇入库洪峰流量220.74m3/s，最大泄量215.16m3/s，校核洪水位139.22m。

（2）控制断面过流能力复核

水库溢洪道堰顶净宽30m，控制堰为开敞式，溢洪道底高程136.40m，现有5孔生产桥1座，梁底高程139.65m，控制段左右岸边墙顶较低点高程为138.94m。

溢洪道过流能力采用下式计算：

q=1.5B（H1- H2）3/2

式中：q—溢洪道实有过流能力（m3/s）；

B—溢洪道宽度（m），此处取值为30.0m；

H1—溢洪道堰顶允许的最高水位（m），此处为取值为139.35m；

H2—溢洪道堰顶高程（m），此处取值为136.40m。

经计算，q=228.00 m3/s＞215.16m3/s（200年一遇校核洪水时溢洪道泄量）。

（3）泄槽过流能力复核

①泄槽水面线计算

泄槽水面线根据能量方程，采用分段求和法计算，计算公式采用《溢洪道设计规范》公式（A.3.1-1~4）[3]：

式中：Δl1-2—分段长度，

m；

h1、h2—分段始、末断面水深，m；

v1、v2—分段始、末断面平均流速，m/s；

a1、a2—流速分布不均匀系数，取1.05；

θ—泄槽底坡角度，（°）；

i—i=sinθ；当θ较小时，i≈tanθ；

—分段内平均摩阻坡降；

n—泄槽槽身糙率系数；

—分段平均流速，m/s；

—分段平均水力半径，m。

②泄槽段水流掺气水深计算

泄槽段水流掺气水深采用公式（A.3.2）[3]计算：

式中：h、hb—泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；

V—不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；

ζ—修正系数，s/m。

③计算结果

表4-1 泄槽段水力计算成果表

④水力计算结果分析

溢洪道两岸边墙（岸坡）顶高程均高于掺气后的水面线0.5m，满足规范要求。

结语

山东省内小型水库数量众多，兼顾防洪、灌溉功能，影响下游耕地及人民生命财产安全。这些小型水库建成年代多集中于60、70年代，在这50年间，水库的基本情况、水文情况均已发生改变，因此，对小型水库进行溢洪道泄洪能力复核，是保证行洪安全的需要。同时，通过复核可以及时发现小型水库泄洪安全问题，对行洪能力不满足要求的水库采取对应的措施，有利于保证小型水库的长治久安。

参考文献

[1] SL252-2017水利水电工程等级划分及洪水标准[S].

[2] 王雪冬,王子良,黄华.中小型水库溢洪道设计中的常见问题及其对策[J].水利科技与经济,2009,15(11):998-999.

[3] SL253-2018溢洪道设计规范[S].