巴家嘴水库现状防洪能力分析

李伟佩 (规划处)

〔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。

1   巴家嘴水库设计洪水成果表

    单位:洪峰流量m3/s;洪量108m3         

计算年份

项 目

资料系列

统计参数

频率为P(%)的设计值


N

n

a

均值

Cv

Cs

Cv

0.05

0.1

0.2

1.0



1981

洪峰流量

180

27

2

1475

1.34

3.0

20300

17800

15440

10100


3日洪量

180

27

2

0.245

1.10

3.0

2.55

2.26

1.99

1.36


2001

洪峰流量

194

50

1

1423

1.34

3.0

19500

17200

14900

9760


3日洪量

194

50

1

0.278

1.01

3.0

2.57

2.30

2.03

1.42


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。

    2          巴家嘴水库水位、库容、泄量关系表

水位(m)

库容(104m3)

泄量(m3/s)

水位(m)

库容(104m3)

泄量(m3/s)

1085

0

0

1116

4546.7

561.7

1090

0

125.8

1118

7396.7

581.8

1095

0

268.0

1120

10616.7

602.2

1100

0

360.6

1122

14266.7

619.7

1106

9.9

446.3

1124

18126.7

638.97

1108

103.8

471.3

1126

21886.7

656.5

1110

298.3

496.3

1128

25756.7

672.9

1112

729.9

518.9

1130

29716.7

689.8

1114

2179.7

540.8




 

3      巴家嘴水库调洪成果表   

起调水位(m)

项目

洪水频率(p)

0.05%

0.1%

1.0%

 

1109

最大入库(m3/s)

20300

17800

10100

最大出库(m3/s)

653

641

603

最高水位(m)

1125.67

1124.29

1120.03

调洪库容(亿m3)

2.11

1.85

1.05

 

1100

最大入库(m3/s)

20300

17800

10100

最大出库(m3/s)

653

641

592

最高水位(m)

1125.57

1124.19

1119.92

调洪库容(亿m3)

2.11

1.85

1.05

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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