清河水庫大壩加高影響因素分析

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

清河水庫於<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1958年5月3日興建，1966年工程全部竣工。水庫原設計防洪標準爲千年一遇洪水設計、萬年一遇洪水校覈、多年調節，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。大壩爲粘土斜牆砂礫壩，壩頂高程138.10米，防浪牆頂高程139.10米，粘土斜牆頂高程136.30米，最大壩高39.60米，水庫設計洪水位135.1米，校覈洪水位137.4米。

水庫運行至今已經50多年，工程狀況、水文資料、工程規範都發生了較大變化，根據《水庫大壩安全鑑定辦法》的有關規定，2010年清河水庫進行了第二次水庫大壩安全鑑定工作，鑑定結論爲三類壩，需要進行水庫除險加固。在水庫安全鑑定階段，水庫防洪標準降爲500年一遇洪水設計，5000年一遇洪水校覈。在加固設計階段，設計洪水標準仍按500年一遇，校覈洪水標準考慮社會經濟發展，鐵嶺市十二五規劃（市區人口100萬）以及清河水庫下游保護農田和工業、交通、軍事等重要目標，經慎重研究校覈洪水重新定爲萬年一遇，保持原設計標準。經設計複覈，大壩需加高1.15米，即防浪牆頂高程140.25米方能達到萬年一遇校覈標準。

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爲3350萬立方米和4250萬立方米，分別佔總庫容的3.45%和4.38%。水庫汛限水位127米，2008年127米高程以上淤積量爲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準和設計洪水不變的情況下，水庫校覈洪水位將擡高0.75米。這就是水庫淤積對大壩加高的影響。

2.2設計洪水影響

2.2.1水庫原設計洪水

清河水庫原設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年清河流域發生大洪水，1951年洪峯流量6450立方米/秒，七天洪量4.76億立方米，1953年洪峯流量4760立方米/秒，七天洪量5.22億立方米。洪峯重現期爲100年，1951、1953年分別爲100年的第一、第二位。原設計洪水只計算了洪峯、七日洪量，十三日洪量，1953、1951年洪水七日洪量作爲1856年以來第二、三位洪水，即重現期約爲50年、30年左右。原設計採用1953年洪水爲典型，水庫設計洪水位135.1米，校覈洪水位137.4米。

2.2..2本次除險加固採用設計洪水

本次清河水庫除險加固設計，將清河水庫洪水系列延長到2010年，頻率計算所用資料共計72年（1935-1944，1949-2010年）。1995年遼河發生了較大洪水，暴雨偏於清河、柴河兩水庫以上地區。1995年洪水洪峯流量5330立方米/秒，七日洪量5.91億立方米。該階段清河水庫1951年洪峯重現期仍定爲200年第一位，1995年爲200年第二位，1953年爲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。本次採用1953、1995年兩種典型設計洪水過程線。調洪成果見下表。

清河水庫洪水調節計算成果表

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

由此可見1995年洪水是更不利的典型洪水。

3、採用規範影響

清河水庫原設計採用蘇聯40-50年代技術規範，如蘇聯國定全蘇標準：水工建築物重要性分類ΓOOT3315—46，蘇聯碾壓土石壩設計規範TY24-104-40等。本次加固設計採用規範《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000，《碾壓土石壩設計規範》SL274-2001，《水工建築物荷載設計規範》SL5077-1997等。規範制定相差70年，變化是相當大的。

原設計百年一遇設計洪水壩頂高程計算公式H=H1%+R+e+A，H1%爲百年設計洪水位135.1米，由原規範規定公式算得，R（最大波浪在壩坡上的爬高）1.36米，e（風壅最大水面高度）0.07米，A（安全加高）0.75米，由此算得防浪牆頂高程爲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米爲安全加高，不再另外考慮波浪爬高、風壅水面高度等，計算牆頂高程爲139.1米。

加固設計洪水壩頂高程計算公式與原規範形式相同，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，由現行規範計算的波浪爬高爲2.965米，風壅高度0.019米，安全加高規定爲1米，H0.1%爲千年設計洪水位135.1米，計算牆頂高程爲139.09米；萬年校覈洪水壩頂高程計算公式與設計洪水形式相同，即H=H0.01%+R+e+A，經計算R爲1.883米，e爲0.0078米，A規範規定爲0.5米，H0.01%爲萬年校覈洪水位138.06米，由公式算得牆頂高程爲140.45米（設計工況風速取多年平均最大風速16.4米/秒的1.5倍爲24.6米/秒，校覈工況風速取16.4米/秒）。由此可見原設計規範比現行規範標準低。

3結語

由以上分析可見，水庫淤積、設計洪水改變、採用規範不同，對壩頂高程複覈產生很大影響（當然，這些影響只是其中的一部分），經計算防浪牆頂高程提高1.15米。這就要求水庫技術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，重新覈定庫容曲線；設計洪水、採用規範對對大壩高程的影響是顯著的。發生大洪水後，必須及時進行水庫洪水複覈，如不滿足防洪要求就必須有應急措施，以確保水庫防洪安全。

參考文獻：

[1]《清河水庫工程初步設計第五卷建築物》，1956年，水利部北京勘測設計院瀋陽分院；

[2]《清河水庫除險加固初步設計報告》，2011年，遼寧省水利水電勘測設計研究院；

[3]《碾壓土石壩設計規範》SL274-2001

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