巴家嘴水库现状防洪能力分析

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[关键词]水利工程  

    摘要:巴家嘴水库地处黄土高原,水库淤积严重,建库以来累计淤积库容达3.30亿m3,有效库容仅剩1.89亿m3,水库现状防洪能力只有960年一遇洪水标准,远远达不到两千年一遇洪水标准水平,防洪形势严峻,急待进一步除险加固。
关键词:巴家嘴 防洪能力    1 流域及工程概况   巴家嘴水库位于甘肃省庆阳地区西峰市,泾河支流蒲河中游,坝址控制流域面积3522km2。蒲河发源于甘肃省环县砖城子,平均海拔2500m,地势西北高东南低,河流由西北向东南蜿蜒而下,沿途汇入的主要支流有叶祖河、康家河、黑河等。其中以黑河最大,流域面积为940km2。   蒲河中上游为黄土丘陵沟壑区,沟谷发育,河道陡峻。下游为黄土塬区,地势平坦,流域内植被覆盖较差,黄土裸露,水土流失严重。   水库于1958年9月开始兴建,1960年2月截流,1962年7月建成,初建坝高58m,坝顶高程1108.7m,相应库容2.57亿m3,后经1964年、1974年两次加高坝体,坝高74m,坝顶高程1124.7m,总库容为5.11亿m3。1981年水库进行了增建泄洪洞工程初步设计,确定的水库防洪标准为百年一遇洪水设计,二千年一遇洪水校核,设计洪水位为1118.60m,校核洪水位为1124.4m。水库为黄土均质坝。   水库自1960年投入运用以来,采用过蓄水拦沙、自然滞洪和蓄清排浑三种运用方式。但由于泄流能力不足,入库泥沙大部分拦在库内,库区淤积严重。1960年2月至2001年4月,水库总淤积量为3.30亿m3,至2001年4月,1124.4m高程以下库容仅有1.89亿m3。   巴家嘴水库现以成为集城镇供水、灌溉、发电、防洪为一体的综合性水库。   2 设计洪水   巴家嘴洪水系暴雨形成,大洪水主要发生在7~8月,由于暴雨历时短,雨强较大,加上流域内地形陡竣,汇流迅速,所以洪水过程一般为陡涨陡落的单峰型。   巴家嘴水库的设计洪水,自从1958年开始以来,不同单位曾先后进行过十多次分析计算。各次计算除采用资料系列有所差别外,就是对历史洪水资料的采用有所不同。最有代表性的是1981年巴家嘴水库增建泄洪洞工程初步设计时的设计洪水成果,其采用的洪水资料系列为1962~1978年,1947年的历史洪水重现期按1901年以来第一大洪水处理,重现期为87年。该设计成果通过了水利部审查。本次将洪水的资料系列延长至2000年,1947年的历史洪水按实测系列处理,重现期相当于50年一遇,复核后的设计洪水成果与1981年成果比较见表1。     从表中可以看出,本次计算成果与1981年成果相比,均值:洪峰流量小3.5%,3天洪量大13.5%;CV值:洪峰流量相同,3天洪量小8.2%;各频率设计值:洪峰流量小3%左右,洪量相差不大。因此,设计洪水成果是稳定的。本次水库防洪能力分析仍采用1981年的设计洪水成果,即:百年一遇洪水,设计洪峰流量为10100m3/s,三日洪量为1.36亿m3;两千年一遇洪水,设计洪峰流量为20300m3/s,三日洪量为2.55亿m3。   巴家嘴水库坝址的设计洪水过程线,采用仿典型年的方法进行计算,典型洪水选择1958年7月14日至7月16日的洪水过程。  3 巴家嘴水库防洪能力分析   3.1 防洪标准复核   根据中华人民共和国防洪标准(GB 50201-94),巴家嘴水库属大(2)型水库工程,其防洪标准应是百年一遇至五百年一遇洪水设计、二千年一遇至五千年一遇洪水校核。增建泄洪洞工程设计时采用了防洪标准的下限,即百年一遇洪水设计、二千年一遇洪水校核。该项标准已经水利部审查同意。本次仍按此防洪标准进行现状防洪能力分析。   3.2 库容及泄流能力   巴家嘴水库的库容于2001年3月进行了测量,水位~库容关系见表2。目前巴家嘴水库的泄洪设施有新建泄洪洞、原泄洪洞和输水洞,其共同使用的条件下,水位~泄量关系见表2。   3.3 设计、校核洪水位   水库按敞泄滞洪运用方式,起始调洪水位分别用1109.00m(甘旱汛指发〔2000〕019号和甘水基发〔2000〕13号文批复巴家嘴水库2000年度汛方案)和1100.00m(技施设计时),进行调洪计算。本次计算的设计、校核洪水位见表3。    从表3可以看出,两个起调水位(1100m与1109m)的最高洪水位和防洪库容相差不大,主要原因是1109m以下库容较小仅200万m3。本次计算的百年一遇设计洪水位为1119.92m(按起调水位1100m计算成果,下同),比原设计(增建泄洪洞设计,下同)1118.6m高1.32m,二千年一遇校核洪水位为1125.57m,比原设计1124.4m高1.17m。   本次复核的设计与校核洪水位,较原设计、校核洪水位偏高,主要是水库淤积严重,库容减少较多所致。   3.4水库现状防洪能力   由于大坝沉陷,2001年4月15日实测大坝防浪墙顶高程为1125.63m,坝顶高程为1124.43m,比原防浪墙顶和坝顶高程降低0.27m(原防浪墙顶高程为1125.90m,坝顶高程为1124.7m),按1.50m坝顶超高考虑,现有坝高的防洪最高水位为1124.13m。经调洪计算复核,1124.13m的防洪水位相应的洪水重现期为960年,即巴家嘴水库现状的防洪能力为近千年一遇。   4 结论   通过上述巴家嘴水库设计洪水及水库防洪能力的分析,可以得出如下结论:   1、巴家嘴水库的设计洪水是稳定可靠的。经过复核后的设计洪水成果,与1981年巴家嘴水库增建泄洪洞工程初步设计时的设计成果接近,说明巴家嘴水库的设计洪水是稳定可靠的。即:百年一遇洪水,设计洪峰流量为10100m3/s,三日洪量为1.36亿m3;两千年一遇洪水,设计洪峰流量为20300m3/s,三日洪量为2.55亿m3。   2 、水库现状的防洪高水位已不能满足国标防洪标准的要求。从水库调洪水位上分析,本次水库的设计(百年)和校核(二千年)洪水位,分别比原设计高出1.32m和1.17m,水库现状的防洪高水位已不能满足国标防洪标准的要求。   3 、水库现状防洪能力仅有960年一遇。根据水库现状的库容和泄流能力,现状大坝防洪能力只能达到防御960年一遇洪水的能力,远不能达到国标(GB50201-94)要求的2000年一遇的校核洪水标准。

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