承德西湾子水库除险加固工程规模确定方法分析

承德西湾子水库除险加固工程规模确定方法分析

承德西湾子水库除险加固工程规模确定方法分析　　摘要：西湾子水库是承德市小水库除险加固的典型，首先复核西湾子水库现状规模防洪安全，综合比较加固方案，合理确定西湾子水库除险加固规模，可为承德市类似小（一）型水库除险加固确定规模提供借鉴。　　关键词：除险加固；典型；工程规模；确定方法；分析　　1概况　　西湾子水库位于兴隆县西北部，雾灵山脚下。水库坝址座落在上窝铺乡（今为北营房镇）西湾子村的柳河支流上。水库控制流域面积31.5km2，河道长12km，河道坡降为40‰。该库为小（一）型水库，大坝属四等四级建筑物。设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。该水库主坝为五跨等跨浆砌石连拱坝，防渗墙为混凝土心墙。最大坝高25.5m。溢洪道为侧堰式，位于右岸山边。　　2工程任务及规模　　2.1工程任务　　西湾子水库是一座以防洪为主兼顾灌溉、生态旅游的综合性小（一）型水库。n　　西湾子水库的防洪任务是：在确保大坝安全的前提下，通过水库拦蓄洪水，保护水库下游乡镇人民的生命财产和兴承公路、京承铁路等基础设施的安全。　　除险加固工程任务是通过对水库进行除险加固，解决水库存在的防洪安全问题，提高水库防洪保坝标准，使水库能正常运行。　　2.2水库淤积　　（1）水库淤积年限及淤积量　　该库始建于1975年11月，1979年底坝体仅砌至13m高，1980年该工程列入基建，工程继续施工至1981年底工程才竣工。近年来，西湾子水库没有进行过水库淤积测量，根据泥沙分析，西湾子水库多年平均入库沙量为1.0925万t，水库排沙比按10%计算，年平均出库沙量约0.1093万t，多年平均淤积量为0.9832万t。泥沙的干容重按1.3t/m3计，则水库多年平均淤积量为0.7563万m3。西湾子水库属小（一）型水库，水库加固后淤积年限为10年，则水库从1980年运用至现状2008年的淤积容积为21.1764万m3。水库从1980年运用至2018年的淤积容积为28.7394万m3。　　（2）水库淤积分布及水位～面积～容积关系曲线　　原水库水位～容积关系曲线，采用《西湾子水库设计书》提供的的资料。经分析，西湾子水库的淤积型式和淤积分布状况符合万特号Ⅲ型分布，即山地型水库。现状2008年及2018年库容曲线见表2-1。经测算现状2008年坝前淤积高程为540.9m，设计2018年坝前淤积高程为543m。n　　表2-1水位--面积、库容关系表　　水位　　（m）1980年库容　　（万m3）现状2008年库容　　（万m3）2018年库容　　（万m3）　　533000　　5340.09500　　5350.38000　　5360.95500　　5371.92500　　5383.13700　　5394.74400　　5406.94900　　5419.61000　　54212.69410　　54316.34420　　54420.66941　　54525.60472　　54631.090126　　54737.3351710　　54844.5102416n　　54952.7803224　　55061.9204133　　55171.6705043　　55282.0006153　　55392.8407264　　554104.6008376　　555118.0009789　　2.3水库特征水位的确定　　（1）水库死水位确定　　由淤积分析可知，现状坝前淤积高程540.9m，2018年坝前淤积高程543m，超过1975年初设确定的死水位542.7m，加固后死水位定为543m，现状死库容2万m3。　　（2）水库汛限水位和正常蓄水位确定　　水库加固措施堰顶高程仍维持原设计550.7m，因此汛限水位和正常蓄水位沿用原设计550.7m。　　2.4水库洪水调算　　（1）水库设计防洪标准　　根据GB50201-94《防洪标准》，确定水库的防洪标准，设计标准为30年一遇，校核标准为300年一遇。　　（2）调洪计算条件　　①库容曲线　　采用2018年水位～库容曲线，见表2-1。n　　②设计洪水过程线　　采用设计洪水入库过程线见表2-2。　　表2-2西湾子水库设计洪水过程线表　　20年t01.0152.6394.066.0910.1514.220.3　　q076.52551405117.857.652.55　　30年t01.1152.8994.466.6911.1515.622.3　　q098.132718065.422.899.813.27　　300年t01.2513.25357.5112.5117.525.02　　q0175.858632211741.0217.65.86　　③水位～泄量关系　　水库泄洪工程为溢洪道，现状溢洪道宽度24m，堰顶高程550.7m；为满足水库防洪安全，规划除险加固工程措施为溢洪道宽度由现状的24m扩挖到48m。现状及加固后水位～泄量关系见表2-3。　　表2-3西湾子水库水位～泄量关系表泄量（m3/s）　　高程（m）现状24m扩宽到45m　　54300　　54400　　54500　　54600　　54700　　54800n　　54900　　55000　　551815　　55272136　　553171320　　554293550　　555436818　　（3）防洪调度运用方式　　①汛限水位550.7m。　　②超过汛限水位由溢洪道泄洪。　　（4）水库现状抗洪能力分析　　根据上述调洪原则，进行西湾子水库调洪计算，成果见表2-4。　　表2-4西湾子水库现状调洪成果　　重现期（年）最高洪水位（m）允许最高洪水位（m）　　30554.11552.19　　300555.9553.08　　由现状调洪成果可见，300年一遇校核洪水位555.9m，超过现状坝顶高程554.5m，比允许最高洪水位553.08m高2.82m，现状防洪标准不足20年一遇，距离规范要求300年一遇防洪标准相差较远。　　（5）水库规划方案拟定n　　由于水库现状标准很低，不足20年一遇，达不到规范要求的300一遇的抗洪能力，需要拟订水库防洪规划方案。依据地形地质及工程现状条件，分析了水库加高大坝、水库溢洪道扩宽及两种结合共三种方案，对每种情况都进行了多方案经济技术比较，通过综合分析，最后选定采用在坝顶加高防浪墙和扩宽溢洪道的结合方案，其溢洪道由现状的24m扩宽至48m。推荐加固方案的调洪成果见表2-5。　　表2-5西湾子水库调洪成果　　重现期（年）加固方案调洪成果　　最高洪水位（m）最大泄量（m3/s）　　30552.98316　　300554.12578　　本次除险加固方案通过溢洪道宽度由现状的24m扩挖到48m加大泄量，300年一遇最高库水位由现状的555.9m降至554.12m；同时坝顶增设1.1m高防浪墙使挡水高程由现状的554.5m提高到555.6m，两项防洪加固措施相结合，使水库加固后防洪标准满足校核标准为300年一遇。　　2.5水库的规模n　　由现状调洪分析，水库300年一遇校核洪水位555.9m，超过现状坝顶高程554.5m，比允许最高洪水位553.08m高2.82m，且现状防洪标准不足20年一遇，距离规范要求300年一遇防洪标准相差较远。水库需要通过工程措施，提高防洪标准。　　由于水库现状标准低，达不到规范要求的300一遇的抗洪能力，需要拟订水库规划方案，本次分析了水库加高大坝和水库溢洪道扩宽及两种结合共三种情况，对每种情况都进行了多方案比较，通过分析，最后选定采用在坝顶加高防浪墙和扩宽溢洪道的结合方案，其溢洪道由现状的24m扩宽至48m，增设1.1m高防浪墙。　　本次水库除险加固主要任务是解决水库防洪标准偏低的问题，不改变水库原有的兴利任务，由开敞式溢洪道堰顶高程确定的汛限水位及正常蓄水位保持不变。汛限水位和正常蓄水位沿用原设计550.7m。　　据水库现状运用状况及新的规划方案，西湾子水库加固后的特征水位运用指标见表2-6。　　表2-6西湾子水库特征水位指标表　　校核洪水位554.12m　　设计洪水位552.98m　　正常蓄水位550.7m　　汛限水位550.7m　　死水位543m　　3.结语n　　西湾子水库是承德地区小水库除险加固的典型，山区水库多数工程任务是防洪结合兴利，除险加固工程首先复核水库现状防洪标准，针对现状防洪状况，拟订除险加固水工方案，综合分析调算确定满足防洪标准的工程规模及特征水位指标。本文通过对西湾子水库除险加固工程工程任务规模的详细分析调算，可为类似小水库任务规模确定提供借鉴。　　参考文献　　[1]黄振平主编，水文统计学[K]，河海大学出版社，2003.　　[2]武汉大学水利水电学院主编，水力计算手册[K].中国水利水电出版社，2006.　　[3]杨诚芳主编，地表水资源与水文分析[M]，中国水利水电出版社，1992.　　[4]SL252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S].　　[5]SL44-93，水利水电工程设计洪水计算规范[S].　　[6]吴明远、詹道江、叶守泽合编，工程水文学[M]，水利电力出版社，1985.　　[作者简介]方征（1968.4―），男（汉族），四川省犍为县人，高级工程师，主要从事水利水电规划和施工概算工作，电话（022-26154675）