韩吉旭

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 111000)



李金水库除险加固洪水调节计算与分析

韩吉旭

(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁 沈阳 111000)

[摘要]李金水库位于绥中县大王庙镇境内小黄村王宝河支流上，是以调洪、灌溉为主，供水、养鱼为辅的小(一)型水库。目前，李金水库主要建筑物大坝、溢洪道、灌溉输水隧洞等工程均存在着程度不一、或大或小危及工程安全的问题，致使水库工程一直在带病运行。对李金水库工程进行除险加固建设迫在眉睫。文章就此分析了水库的洪水的的洪峰流量计洪水调节计算结果，为除险加固工程建设提供了详实的理论依据。

[关键词]水位；洪水调节；洪水计算；李金水库

1水库概况

李金水库位于绥中县大王庙镇境内小黄村王宝河支流上，是以调洪、灌溉为主，供水、养鱼为辅的小(一)型水库。水库位于王宝河支流上，该支流发源于大王庙乡黄羊村老秦家北五花大顶，发源地至入河口全长56.50 km，坝址以上河长15.70 km，控制流域面积29.20 km2，河道比降24.10‰。水库始建于1974年8月，由当时的大王庙人民公社组织农民建设，1977年5月竣工。设计单位是绥中县水利局，原设计标准为50 a一遇，校核标准为500 a一遇。原设计中：死水位109.50 m，死库容44.22万 m3；正常高水位118.00，正常高水位库容397.09万 m3；设计洪水位122.45 m，设计洪水位库容736.23万 m3；校核洪水位124.55 m，校核洪水位库容930.19万 m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成。土坝为粘土心墙砂壳坝，溢洪道为开敞式宽顶堰。目前，李金水库主要建筑物大坝、溢洪道、灌溉输水隧洞等工程均存在着程度不一、或大或小危及工程安全的问题，致使水库工程一直在带病运行。2007年，葫芦岛市水利局组织专家召开了李金水库大坝安全鉴定会议，经现场察勘和对大坝安全鉴定报告审议和讨论，认定本工程属三类坝，并建议对李金水库工程进行除险加固处理。

2水库除险加固的必要性

李金水库工程兴建在70年代，工程投产运行至今已进入老化期，以致水库一直被限制蓄水带病运行，严重影响了工程效益的正常发挥，并对下游人民群众的生命财产安全构成了威胁，对李金水库工程进行除险加固建设迫在眉睫。水库除险加固后将消减河道洪峰，保护下游7个行政村、4 200口人，7 500亩耕地和S213省道(绥中至青龙公路)、通讯电缆等重要设施，社会效益显著。水库除险加固工程完成后，可以发展养鱼等多种经营项目，增加经济收入，将更好的改善水库附近的自然环境，环境效益突出。水库工程正常运行后，为当地农业和果树灌溉提供了水源保证，对提高农民收入，建设社会主义新农村具有重要意义。

3水库任务和规模确定

李金水库的主要任务是调洪与灌溉，同时兼有养鱼。李金水库总库容为917.04万 m3，水库规模为小(一)型水库，工程等别为IV等，永久性水工建筑物级别为4级。设计洪水标准为P=3.33%，设计水位为122.04 m，相应库容701.11万 m3；校核洪水标准为P=0.33%，设计水位为124.41 m，相应库容917.04万 m3

4死水位复核

从水库30多年的运行结果来看，泥沙淤积较小。据估算，水库运行30年来总淤沙体积11.2万 m3，仅占水库原设计死库容的25.3%，不影响水库库容及水库的正常运行。因此本次设计水库死水位依然采用原成果，即109.50 m。

5水库洪水调节计算与分析

5.1水位～库容曲线

根据泥沙分析估算，水库30年来总淤沙体积约11.2万 m3，仅占水库总库容的1.2%，水库泥沙淤积很少，库容变化非常小，故本次设计依然采用水库原设计时的水位～库容曲线，水位～库容曲线和水位～输水洞泄量关系成果见表1，绘制水库水位～库容曲线关系图见图1。

图1　李金水库水位～库容曲线关系图

5.2洪水调度

李金水库输水洞泄量能力较小，不参与水库泄洪。溢洪道属于开敞式无坎宽顶堰，无闸控制，当水库水位超过溢洪道堰顶高程后，即自行泄流。水库洪水调度方式为自由泄流。

5.2.1溢洪道水位～泄流曲线

本次设计对溢洪道进行了加固设计，对泄流能力进行了复核。

Q=MBh3/2

式中：q为下泄流量(m3/s)；B为溢洪道底宽(m)；h为溢洪水深(m)；М=σsεm(2g)0.5=1.42(宽顶堰堰长超过水头h的2～3倍)；бs为淹没系数，бs=1；ε为侧收缩系数，ε=1.0；m为流量系数，m=0.321。

李金水库溢洪道水位-泄量关系见表2和图2。

表1　水位-库容曲线和水位～输水洞泄量关系成果表

表2　水位-溢洪道泄量关系成果表

5.2.2洪水调节计算

李金水库P=10%洪水、设计洪水与校核洪水调节计算采用试算法，基本计算原理如下：

入库流量过程线(可将校核洪水过程和设计洪水过程作为入库流量过程线)与经过水库调蓄后的出库流量过程线之间关系，可用水量平衡方程式来表示。计算公式如下：

(Q1+Q2)/2×△t-(q1+q2)/2×△t=V2-V1=△V

式中：Q1为时段初入库流量(m3/s)；Q2为时段末入库流量(m3/s)；q1为时段初出库流量(m3/s)；q2为时段末出库流量(m3/s)；V1为时段初入库蓄水量(万m3)；V2为时段末入库蓄水量(万m3)；t为时段长，本工程计算时段长度按洪水入库过程中变化大小确定；△V为时段内的水库蓄水变量(万m3)

采用试算法计算，经过调洪计算，计算成果详见表3。经过除险加固的洪水复核，p=10%洪水位120.94 m，相应库容为610.37万 m3；p=0.33%校核洪水位124.41 m，相应库容为917.04万 m3；P=3.33%设计洪水位为122.04 m，相应库容为701.11万 m3。

图2　水位-库容关系曲线

频率(%)最大入库洪峰(m3/s)最高库水位(m)最大库容(m)最大泄量(m3/s)10.00290.65120.94610.37114.843.30153.65122.04701.11184.790.33284.44124.41917.04369.00

6结语

通过对苇子沟李金水库除险加固设计后的洪水计算分析，可以得出满足水库的运行与管理。水库除险加固工程完成后，将更好的改善水库附近的自然环境，环境效益突出。水库工程正常运行后，为当地农业和果树灌溉提供了水源保证，对提高农民收入。总之，水库除险加固工程完成后，将产生显著的社会效益、经济效益和环境效益；对建设社会主义新农村具有重要意义。

参考文献

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[收稿日期]2015-10-28

[作者简介]韩吉旭(1987-)，男，辽宁瓦房店人，助理工程师，主要从事水利输水工程、河道、水土保持、水资源研究等工作。

[中图分类号]TV131.4

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)01-0129-02