1基本資料復核
水庫基本資料復核是防洪標準復核的最基本內容,這些內容包括水庫流域的基本特征值、水庫面積~水庫曲線、水庫泄漏曲線等,這些內容的基礎與水庫地形圖分不開。一般來說,設計部門重新測量水庫樞紐,但水庫流域多采用測繪部門提供的地形圖。問題多的是水庫面積~庫容關系曲線,最近的地形圖沒有水庫水面以下的等值線,水庫水下狀況幾乎沒有重新測量,所以庫容曲線和面積曲線水下部分沒有反映真正的侵蝕和堆積狀況。
另一種情況是,許多水庫采用的基礎面不同,假設基礎面,珠江基礎面和黃海基礎面,在采用新地形圖或重新測量時,舊庫容曲線沒有進行相應的校正。這些都會影響安全復核的準確性。由于小型水庫安全鑒定比較集中,并要求在極短時間內完成,很多設計單位對小型水庫的流域特征值沒有重新量算,重新復核。仍沿用當年的參數值,于是有個別水庫出現不正常的結果。例如,來賓市武宣縣石灘水庫,集雨面積大,倉庫容量小,但該水庫多年來排水少,深入分析,原集雨面積錯誤。
2防洪標準
廣西部分大中型水庫經歷過一次或多次危險加固,多次進行水文審查。因此,設計洪水標準有五花八門的情況。設計和審查標準超過規范規定的,在安全鑒定中進行修正。但是,設計和審查洪水標準在最新規范的規定范圍內,設計洪水標準與審查洪水標準不一致。前者取上限,后者取下限或中間,相反,另一個地區取下柳州市和來賓市小型水庫的洪水標準全部取下限,水庫高度在15m以下,倉庫接近下限也是如此。
而玉林市的小型水庫洪水標準卻一律取下限,無論庫容是否已經接近該水庫的上限,壩高比較高且對下游影響比較大也是如此。有些專家認為倉庫容量大,集雨面積小,難以裝滿,設計洪水標準的下限也沒問題。許多專家認為,討論洪水標準只要在規范范圍內,就不應該修改。理由是根據現狀進行研究。本人認為《大壩安全評價導則》(SL258-2000)中明確指出,安全鑒定要復核洪水標準是否需要改變。因此,在本人審查的工程中,要求適當修改上述情況。
3設計暴雨
在設計洪水計算中,除了極少數有條件的大型水庫采用實測資料計算外,其馀大部分采用設計暴雨尋求設計洪水的方法計算。因此,設計暴雨的計算尤為重要,直接影響設計洪水的成果。經過長時間的積累,實測暴雨資料的成果比較充分,有水文系統的很多雨量站,也有氣象系統的氣象站,還有很多水庫雨量站。但實際應用仍以水庫站為主,由于經濟原因,水文系統的測量站和氣象系統的測量站資料很少被采用。水庫站有比較完整的每天雨量資料,但短時間的資料很少。
大部分設計部門的做法是采用水庫站的實測成果和等值線圖,這里的等值線圖是指廣西暴雨流失調查圖、廣西暴雨流失調查等值線圖集和廣西暴雨統計參數等值線圖研究圖,這些成果是廣西水文局(總站)不同時期綜合廣西水文系統調查站的成果。一般來說,它的成略大于水庫單站。但是,也有比等值線圖更大的實測成果。例如,2010年5月30日,來賓市部分地區的最大日降雨量超過300mm,最高達到374.1mm的成果比等值線圖的同頻成果大得多。這是由于數據限制或系列長度等因素限制的后者。因此,在實際審查中,建議綜合分析實測成果和等值線圖成果,根據安全考慮,一般建議取得兩者較大的成果。
4設計洪水
4.1在暴雨中尋求設計洪水計算方法的若干問題在設計暴雨中尋求設計洪水的方法主要有廣西暴雨流失調查圖,這也是水利水電工程設計洪水計算規范(SL44-93)在沒有資料的地區設計洪水推薦的方法。《廣西暴雨直流調查圖》介紹了以瞬時單位線法和推理公式法兩種方法尋求設計洪水。但是,在實際使用中,由于計算復雜,該書沒有相應的計算程序,一些設計部門自己編程計算是不可避免的。也有一些設計單位從網上下載一些流域機構的軟件來計算設計洪水。
在審查中,這些軟件很好地平衡了瞬時單位線法和推理公式法的成果,但問題也很明顯。例如,隨著流域面積的減小,計算成果的洪峰模數也變小,這是明顯的錯誤,第二個是廣西暴雨流量檢查圖的計算設計洪水時也存在明顯的問題。①在瞬時單位線法和推理公式法計算的設計洪水成果中,前者時段洪水流量系數小,洪水流量大,后者相反,推理公式法的計算成果中流量大于1的情況也經常出現。這是不合理的②隨著集雨面積、主河流長、河流比下降的變化,用兩種方法計算的成果大不相同,盡管盡量修改參數,但成果仍然相互矛盾。根據上述原因,一些專家建議修改相關公式參數,但缺乏權威。專家指出,通過修改設計洪水成果過程線的形態,可以解決上述矛盾。問題是如何確定修改的依據和程度?根據上述情況,我們在審查中強調設計洪水成果的區域分析,進行合理的檢查,確保徑流系數和洪峰模數在一定區域內合理。
4.2設計洪水計算時間距離的討論在設計暴雨設計洪水時對計算時間距離的選擇有很多爭論,一般建議大中型水庫時間距離長1h,小型水庫特別小(2)水庫取0.5h,這是合適的。廣西柳江縣綠照水庫各時設計洪水計算成果和洪水調整成果對照表(見表1)。綠色水庫集面積為0.901km2,總倉庫集面積為21.04萬m3,百年最大降雨量為328.3mm。從表格可以看出,設計洪水成果洪峰流量隨著計算時間距的縮短而明顯增大,但相應的設計洪水位只在時間距為0.5h時稍有提高,之后沒有變化。說明小型水庫的計算時間距為0.5小時,滿足了設計精度的要求。
4.3梯級壩設計洪水的計算廣西壩很多,特別是桂東、桂南可以說是星羅棋布,梯級壩也比較多。梯級水庫設計洪水計算主要取決于上游水庫對下游水庫的儲存作用大小,主要影響因素包括上游水庫集雨面積占下游水庫控制面積比和上游水庫調整容量大小等。上游水庫集雨面積小,或上游水庫調洪庫容量小,不考慮上游水庫調蓄影響,反應分別計算。計算上游水庫同頻率設計洪水,調洪后得其排洪過程,可通過河道演進計算后或者直接與區間洪水疊加。
一般來說,考慮到上游水庫儲存后的設計洪水成果稍小。條件允許,不考慮上游水庫的儲存作用也是可行的。表2是玉林市山草坪水庫設計洪水計算成果比較表(推理公式法),山草坪水庫上游分別有竹脈坑水庫及關塘水庫,兩者都在山草坪水庫流域內。從表中可以看出,不考慮水庫內兩水庫的調蓄作用時,設計洪峰流量各調洪計算成果都大一些。
4.4設計洪水成果的區域平衡設計洪水成果的合理性分析是設計洪水極其重要的一環,很多設計部門沒有考慮這一環節,設計洪水成果不合理。設計洪水成果的合理性分析主要有以往設計洪水成果的比較,看是否有很大差異,分析差異的原因二是與鄰近流域設計洪水成果的比較,主要是洪峰模數的比較,看是否符合流域分布規則三是與實測成果的比較,主要是歷史最高洪水位置。例如,來賓市象州縣北夢水庫【3】,1994年發生大洪水時,主水庫幾乎居首位,但從安全研究洪水成果分析合理,經過深入分析,對當地大眾了解情況,才發現該水庫區有地下河流,尤其是大洪水時經過1994年這次洪水的反推,初步確定了地下水入庫流量,設計洪水后調整洪水,結果顯示合理。
5調洪演算
5.1調水位的問題根據水庫的工程情況,防汛部門根據安全考慮,每年設定汛期水位(正確地說,汛期應臨時控制水位),相當部分設計部門將其理解為設計階段的汛期限制水位另一種情況是未完成水庫起調水位如何確定的問題。在廣西,一些水庫在建設過程中由于資金等各種原因沒有完成。大多數情況下,主水庫沒有建設設計水庫的高度,也沒有溢洪道。廣西玉林市福綿區大義水庫就是這種情況。這種情況需要重新設定調水位。個人認為,有兩種方法。一是根據水庫供水需求重新確定興利庫容量,確定正常水位(起調水位)二是根據嚴格控制水庫增高的規定,根據現有水庫高度,根據防洪要求重新確定正常水位。當然,在大義水庫這種情況下,在安全鑒定階段,可以根據沒有排水道、排水能力有限等情況進行定性說明,得到防洪安全性等級,在正常水位的確定中保留在危險加固的初步設計階段進行確定。
5.2引水庫的調洪演計算充分利用水資源,增加水庫水量提高工程效益,有的水庫通過建設水庫部分引水,有的水庫直接從一個水庫引到另一個水庫。實際上一般水庫的引水量與設計洪水相比還是比較小的。引水水庫的調洪計算比較簡單,為安全起見,把引水流量加入設計洪水進行調洪。首先弄清楚引水渠道的過流能力,引水渠道是否有閘門控制等等。設計洪水的引水流量應按渠道過水能力計算,有閘門控制的引水渠道,調整洪水時不考慮引水流量。
5.3連通壩的調洪演計算廣西河網發達,壩間多通過渠道和隧道連通。受連通水路(孔)過流能力的影響,設計洪水的成果、集雨面積和排水狀況的不同,連通水庫的調整也很復雜。如果連通渠道(孔)的過流能力足夠大,完全可以將連通水庫合成水庫計算。但是,大多數連通水庫的連通水路(孔)的過流能力有限,連通水路兩側的水位必然不同。由于各種連通壩的情況不同,加上連通壩數量的不同,無法開發通用計算程序。崇左市扶綏縣伯我壩集雨面積77.6km2。
伯我水庫由兩個水庫組成,中間有一個遂洞連接。主水庫側的水庫(以下簡稱水庫1)集雨面積為3.6km2,排水道側的水庫(以下簡稱水庫2)集雨面積為74.0km2。通道一側底高94.00m,另一側高94.50m。連通渠道為長方形,尺寸為1.9m×2.5m。正常水位為99.00m,連通渠在洪水期間為有壓管形式。水庫1比倉庫2的倉庫容量稍大,從調洪過程來看,洪水通過連通孔先從倉庫2流向倉庫1,倉庫2的水位消失一段時間后,洪水從倉庫1流向倉庫2。從計算成果來看,分開計算與合并計算有很大差異。編程計算的關鍵是假設倉庫1的水位,假設倉庫2的水位,通過水量平衡計算倉庫2的水位,反過來計算倉庫1的水位,通過雙重計算可以得到正確的數值。南寧市賓陽縣陶鹿、山口、燈頭3水庫也通過渠道和隧道連接,我們在計算中也采用分別計算的方法,通過三重循環試算獲得了正確的數值解決。
6結語
廣西水庫眾多,每個水庫的條件各不相同,水庫水文資料條件差異較大,同時,水文分析和計算的復雜性,在防洪標準的研究中不可避免地會出現各種問題,本文只列舉了一些常見問題。
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