清河水库大坝加高影响因素分析

清河水库大坝加高影响因素分析

朱士戈

（辽宁省清河水库管理局，铁岭112003）

1 引言

清河水库于1958年5月3日兴建，1966年工程全部竣工。水库原设计防洪标准为千年一遇洪水设计、万年一遇洪水校核、多年调节，水库控制流域面积2376平方公里，总库容9.71亿立方米。水库由大坝、溢洪道、泄洪洞组成。大坝为粘土斜墙砂砾坝，坝顶高程138.10米，防浪墙顶高程139.10米，粘土斜墙顶高程136.30米，最大坝高39.60米，水库设计洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

水库运行至今已经50多年，工程状况、水文资料、工程规范都发生了较大变化，根据《水库大坝安全鉴定办法》的有关规定，2010年清河水库进行了第二次水库大坝安全鉴定工作，鉴定结论为三类坝，需要进行水库除险加固。在水库安全鉴定阶段，水库防洪标准降为500年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核。在加固设计阶段，设计洪水标准仍按500年一遇，校核洪水标准考虑社会经济发展，铁岭市十二五规划（市区人口100万）以及清河水库下游保护农田和工业、交通、军事等重要目标，经慎重研究校核洪水重新定为万年一遇，保持原设计标准。经设计复核，大坝需加高1.15米，即防浪墙顶高程140.25米方能达到万年一遇校核标准。

2、大坝加高影响因素分析

2.1水库淤积影响

清河水库在1998年和2008年分别进行了两次淤积测量（用地形图法），测得泥沙淤积量分别为3350万立方米和4250万立方米，分别占总库容的3.45%和4.38%。水库汛限水位127米，2008年127米高程以上淤积量为899.5万立方米水库防洪库容由5.05亿立方米减少到4.96亿立方米，如果仍要保证5.05亿的防洪库容，则增加0.09亿立方米库容，总库容需达到9.80亿立方米，此时按新的库容曲线，水位将达到138.15米。这说明在水库防洪标准和设计洪水不变的情况下，水库校核洪水位将抬高0.75米。这就是水库淤积对大坝加高的影响。

2.2设计洪水影响

2.2.1水库原设计洪水

清河水库原设计洪水频率计算所用资料共计23年（1935-1944，1949-1961年），其中1951年和1953年清河流域发生大洪水，1951年洪峰流量6450立方米/秒，七天洪量4.76亿立方米，1953年洪峰流量4760立方米/秒，七天洪量5.22亿立方米。洪峰重现期为100年，1951、1953年分别为100年的第一、第二位。原设计洪水只计算了洪峰、七日洪量，十三日洪量，1953、1951年洪水七日洪量作为1856年以来第二、三位洪水，即重现期约为50年、30年左右。原设计采用1953年洪水为典型，水库设计洪水位135.1米，校核洪水位137.4米。

2.2..2本次除险加固采用设计洪水

本次清河水库除险加固设计，将清河水库洪水系列延长到2010年，频率计算所用资料共计72年（1935-1944，1949-2010年）。1995年辽河发生了较大洪水，暴雨偏于清河、柴河两水库以上地区。1995年洪水洪峰流量5330立方米/秒，七日洪量5.91亿立方米。该阶段清河水库1951年洪峰重现期仍定为200年第一位，1995年为200年第二位，1953年为200年第三位。三日、七日洪量1995、1856、1953、1951分别按200年的前四位处理。本次采用1953、1995年两种典型设计洪水过程线。调洪成果见下表。

清河水库洪水调节计算成果表

由成果可见，按1953年典型洪水，清河水库500年一遇设计水位134.81m，10000年一遇校核水位136.73m ；1995年典型洪水清河水库清河水库500年一遇设计水位135.10m，10000年一遇校核水位138.06m 。

由此可见1995年洪水是更不利的典型洪水。

3、采用规范影响

清河水库原设计采用苏联40-50年代技术规范，如苏联国定全苏标准：水工建筑物重要性分类ΓOOT3315—46，苏联碾压土石坝设计规范TY24-104-40等。本次加固设计采用规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，《碾压土石坝设计规范》SL274-2001，《水工建筑物荷载设计规范》SL5077-1997等。规范制定相差70年，变化是相当大的。

原设计百年一遇设计洪水坝顶高程计算公式H=H_1%+R+e+A，H_1%为百年设计洪水位135.1米，由原规范规定公式算得，R（最大波浪在坝坡上的爬高）1.36米，e（风壅最大水面高度）0.07米，A（安全加高）0.75米，由此算得防浪墙顶高程为137.48米；万年一遇非常洪水坝顶高程计算公式H=H_0.01%+1.7，1.7米为安全加高，不再另外考虑波浪爬高、风壅水面高度等，计算墙顶高程为139.1米。

加固设计洪水坝顶高程计算公式与原规范形式相同，即H=H_0.1%+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，由现行规范计算的波浪爬高为2.965米，风壅高度0.019米，安全加高规定为1米，H_0.1%为千年设计洪水位135.1米，计算墙顶高程为139.09米；万年校核洪水坝顶高程计算公式与设计洪水形式相同，即H=H_0.01%+R+e+A，经计算R为1.883米，e为0.0078米，A规范规定为0.5米，H_0.01%为万年校核洪水位138.06米，由公式算得墙顶高程为140.45米（设计工况风速取多年平均最大风速16.4米/秒的1.5倍为24.6米/秒，校核工况风速取16.4米/秒）。由此可见原设计规范比现行规范标准低。

3结语

由以上分析可见，水库淤积、设计洪水改变、采用规范不同，对坝顶高程复核产生很大影响（当然，这些影响只是其中的一部分），经计算防浪墙顶高程提高1.15米。这就要求水库技术管理工作者在水库管理过程中，必须注意水库淤积对水库防洪的不利影响，定期进行淤积测量，重新核定库容曲线；设计洪水、采用规范对对大坝高程的影响是显著的。发生大洪水后，必须及时进行水库洪水复核，如不满足防洪要求就必须有应急措施，以确保水库防洪安全。

参考文献：

[1]《清河水库工程初步设计第五卷建筑物》，1956年，水利部北京勘测设计院沈阳分院；

[2]《清河水库除险加固初步设计报告》，2011年，辽宁省水利水电勘测设计研究院；

[3]《碾压土石坝设计规范》SL274-2001

[4]闫铁奎、朱士戈等，《清河水库泥沙淤积及其对防洪调度的影响》，99防洪技术国际研讨会论文集，北京。