水库的调洪作用及防洪能力复核分析

陆洪昌

(黑龙江省农垦总局牡丹江管理局双峰农场水务局，黑龙江密山158308)

0 引言

河流上修建水库，通过兴利调节计算，规划出适当的死库容和兴利库容，调节枯水季节或枯水年的流量，以满足各用水部门设计的需水要求，但只设置这两种库容是不够的。其中主要原因之一是为满足用水要求，管理上常使水库有尽可能多的机会保持在正常蓄水位附近，这时若遇大洪水，水库将会因为没有泄洪设施而使大坝出事故，会给下游地区带来危害，从这方面说，为保证水工建筑物的安全，还必须设置调洪库容和修建泄洪建筑物;合理地定出泄洪建筑物的类型、尺寸和调洪库容、设计洪水位、校核洪水位、坝高等。

1 水库防洪设计标准

为减轻下游一定河段的洪水危害而修建的水库，承担着下游防洪安全的任务，需要明确所进行防御的洪水标准，并把该标淮的设计洪水经过水库的调蓄，使下游可以达到安全泄量，并以此确定水库需承担的防洪库容。

如来水超过规定标准的设计洪水，这时水库就不再承担对下游的防洪任务。但水库大坝仍然要确定一个建筑物本身能抗御洪水的标准，以避免建筑物本身的损害，甚至垮坝。即使是不承担下游防洪任务，单纯兴利的水库，水工建筑物本身也同样需要一个防洪安全标准，当这个标准的洪水来临时、经过水库的调蓄，大坝可以安然无恙，这就是水库防洪计算的内容。当然，在多数情况下，建筑物本身的防洪安全标准要比水库承担的对下游防洪安全标准高得多。

2 水库的调洪作用

修建一座水库通常有兴利和防洪两种调节作用。为了保证水库防洪安全，防止或减轻下游洪水灾害的调节，称为防洪调节。水库所以能调节洪水，是因为它没有调洪库容。当入库洪水很大时，为确保水库大坝安全和下游地区免受洪灾，临时将部分洪水拦蓄在水库中，待到洪峰过后再陆续放出，这就是水库的调洪作用。无闸门控制时一次洪水的蓄洪过程和库水位变化过程见图1。

这是一座无闸门控制的开敞式溢洪道，其设计堰顶高程通常与正常蓄水位齐平，图l中Q～t为入库设计洪水流量过程，q～t为水库下泄流量过程，Z～t为水库水位变化过程。

假设在发生洪水t1时，水库已蓄水至正常蓄水位，起调水位等于正常蓄水位，下泄流量q=0。随后，入库洪水流量Q增大，水库水位上升，溢洪道泄量q也逐渐增加。t2为入库洪峰流量Qm出现时间，t2以后入库流量虽然减少，但仍大于下泄流量，因而库水位继续升高，水库继续拦蓄洪水，直到t3时刻以后，由于Q＜q，水库水位下降，q也随之减小。t4时刻水库水位降到正常蓄水位，本次洪水调节结束。图中阴影部分W蓄是本次洪水拦蓄在水库中的水量。该水量在 t3至 t4时刻逐渐泄出，如图 1所示中的W泄。

上述情况是在溢洪道尺寸已定条件下得出的，当溢洪道尺寸改变时，调洪库容Vm和最大泄洪量qm也将改变。同理当设计洪水改变时，其他值也会改变。这说明设计洪水、溢洪道尺寸、调洪库容和最大泄流量之间是相互联系，互为影响的。

图1 一次洪水通过水库的调节过程图

3 防洪能力复核

为了确保已建水库的安全和充分发挥其防洪作用，对于运用中的水库，还要有计划有步骤地根据新积累的资料、经验和情况，定期复核其实际防洪能力，看它是否满足当今规范规定的防洪要求，若不能满足，则应提出临时的和长远的解决措施，使之迅速达到规定的防洪要求;如果已能满足，则可挖掘潜力，尽可能地增加其效益，水库防洪能力复核包括3个方面的内容。

3.1 复核水库的防洪设计标准

防洪设计标准的复核包括枢纽的设计标准，校核标准和下游防护地区的防洪标准。现行规范所规定的洪水标准，一般都比过去有所提高，尤其是规定了“失事后对下游造成较大灾害的大型水库、重要的中型水库以及特别重要的小型水库的大坝，当采用土石坝时，应以可能最大洪水作为校核洪水”，因此，首先要审查原设计所采用的防洪标准是否与现行的规范相符合。若发现不符，尤其偏低时，则应按现在的规范确定防洪设计标准。

3.2 按新标准推求各种设计洪水

原设计使用的水文系列较短，复核计算时，必须补充建库后新增加的观测资料，按复核审定的防洪设计标准推求设计标准的、校核标准的以及防洪标准的设计洪水，为水库控制运用提供依据。视水文资料和复核的要求，设计洪水可采用由流量资料推求或由暴雨资料推求，可能最大洪水多采用由可能最大暴雨推求。其计算方法与规划设计时采用的方法基本相同，以下仅就不同之处作一些说明。

3.2.1 由流量资料推求复核使用的各种设计洪水

规划设计阶段所用的流量资料多是坝址洪水资料，水库洪水复核阶段所用的流量资料，则包括两个部分:①建库前的坝址洪水资料;②水库建成后，根据库水位和出库流量记录。

用水量平衡法推求的入库洪水资料，统计分析时，为了保证整个系列的一致性，应将坝址洪水换算为入库洪水，从而得到一个前后一致的入库洪水系列进行频率计算，求得符合复核要求的设计洪峰、洪量、洪水过程线。

3.2.2 由暴雨资料推求复核使用的各种设计洪水

建库后，由于形成洪水的产、汇流条件与建库前有所不同。因此，用暴雨资料推求复核用的设计洪水时，不能再原封不动地使用原来的产、汇流计算方案，而应考虑新的产、汇流条件，用建库后的资料制定新的产、汇流计算方案，例如建库条件的暴雨径流相关团和入库洪水单位线，设计暴雨应考虑新积累的水文气象资料和计算经验，按复核审定的防洪设计标准推求。然后，由此推算出各种设计洪水。

3.2.3 审定水库的允许最高洪水位

设计时所确定的设计洪水位和校核洪水位，在已建成水库的运用中，可能由于某些原因，例如库区移民没有完成，大坝变形异常尚未处理等，而不允许达到。这时，应分析当时的具体情况，参照原设计，定出水库目前允许达到的最高洪水位，并采取积极措施，例如加快移民、消除大坝隐患等，使之尽快达到设计要求的最高洪水位。

3.3 复核水库防洪能力

在各种设计洪水及水库允许最高洪水位确定之后，即可通过调洪计算，分析出目前的水库状况是否能够满足防洪要求，若现有泄洪设施不能在规定的允许最高洪水位下宣泄校核洪水，则应针对造成防洪能力不足的原因，采取相应对策予以解决。例如，坝体存在隐患，使允许最高洪水位达不到设计的最高洪水位，则可采取临时降低防洪限制水位(当然也降低了兴利标准)和限期消除隐患的办法来解决;若是由于校核洪水大大提高所致，则应拟定若干扩建改建泄洪设施或增设非常溢洪道的方案，进行调洪计算，分别推求出相应的设计洪水位、校核洪水位、泄洪建筑物类型和尺寸以及工程费用等，并考虑地形、地质等因素，从中选定一个合理的方案来解决。

复核中的调洪计算工作与规划设计阶段基本一样，不同的是要考虑已建成水库的现状，在充分总结水库管理运行实际经验的基础上，参考原设计来确定防洪限制水位、下游防洪要求和水库泄洪方式等，溢洪道及泄洪桐的泄流曲线应采用经过率定的流量系数或水位—流量关系曲线，水位—库容曲线也应采用最新的测量成果。总之，要尽可能地利用已建成水库的有利条件进行这项工作。

［1］张亚文.运行水电站的大坝防洪标准复核［J］.湖北水力发电，1997(01):5-6.

［2］游文荪，许新发.湖塘水库防洪标准安全复核［J］.江西水利科技，2001(S1):61-64.

［3］李文家.黄河小浪底水库防洪作用大的原因分析［J］.人民黄河，1994(04):58-61.