哈爾濱市西泉眼水庫防洪安全復(fù)核評價報告

劉玉黛，遲晉峰

(1.哈爾濱新龍水利水電建筑工程有限責(zé)任公司，哈爾濱150300;2.哈爾濱市西泉眼水庫管理處，哈爾濱150300)

1 引言

西泉眼水庫位于黑龍江省哈爾濱市，總庫容4.78億m3，是一座以防洪、除澇、灌溉為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚、城市供水等綜合利用的大(2)型水庫，下游防洪保護哈爾濱及阿城安全，地理位置極其重要。

工程于1992年9月27日正式開工建設(shè)，1996年10月主體工程基本完工，1997年5月開始向下游供水投入初期試運行。在近10 a的蓄水運行過程中，水庫先后暴露出一些險情或工程安全隱患，引起水庫主管部門和水庫管理單位對水庫大壩安全的高度關(guān)注。為徹底查清水庫大壩的安全狀況，2004年9月哈爾濱市水務(wù)局和西泉眼水庫管理處決定按照《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩全評價導(dǎo)則》要求對水庫大壩安全進行一次全面鑒定，并委托水利部大壩安全管理中心等單位共同對西泉眼水庫大壩安全進行分析論證，本報告即是水庫防洪安全復(fù)核評價專題報告。

2 流域概況

阿什河流域位于松花江右岸，是松花江一級支流，發(fā)源于尚志市帽兒山鎮(zhèn)，流經(jīng)尚志、五常、阿城和哈爾濱等市，在哈爾濱水泥廠附近注入松花江，干流總長213 km，流域總面積3 581 km2。阿什河徑流主要由降雨形成，阿城站多年平均年降水量為565 mm，在年內(nèi)有明顯豐枯變化，6～9月份降水量占全年的77%，冬季為枯水期。年徑流深在40～240 mm，上游大，下游小。洪水主要發(fā)生在7～8月，一次洪水歷時7～10 d左右。1994年實測最大流量2 040 m3/s(阿城水文站)。

西泉眼水庫位于阿什河上游，距哈爾濱93 km，控制流域面積1 151 km2，壩址處無水文資料，壩址下游有阿城水文站，中游有馬鞍山水位站，上游有帽兒山水文站。

3 洪水標準

西泉眼水庫按庫容劃分為大(2)型水庫，大壩與溢洪道等主要水工建筑物級別為2級。初設(shè)階段考慮水庫下游有哈爾濱和阿城，經(jīng)潰壩損失論證，水庫防洪標準采用100 a一遇洪水設(shè)計，10000 a一遇洪水校核。

4 初設(shè)階段設(shè)計洪水

在初設(shè)(含初設(shè)補充)推求壩址及區(qū)間設(shè)計洪水時，曾采用地區(qū)洪水參數(shù)綜合法、直接法和以壩址上、下游設(shè)計洪水面積綜合法推求壩址及區(qū)間設(shè)計洪水。考慮到西～阿區(qū)間各法計算結(jié)果比較接近，阿城站為實測資料，設(shè)計成果精度較高，故采用直接法成果。西～新香坊區(qū)間，由于區(qū)間較大，直接法面積處理較大，故采用綜合法成果。見表1、表2。

表1 壩址、阿城站設(shè)計洪水成果

表2 區(qū)間設(shè)計洪水成果

5 設(shè)計洪水復(fù)核

本次設(shè)計洪水復(fù)核，將阿城站初設(shè)洪水系列由1950～1988年延長到2003年，并加入了1994年特大洪水。復(fù)核結(jié)果與原初設(shè)成果非常接近，因此仍采用原初設(shè)成果，見表3。

表3 各控制點不同頻率洪水控制泄量 m3/s

6 調(diào)洪演算

防洪調(diào)度原則為:

1)起調(diào)水位為正常蓄水位等高209.90 m。

2)溢洪道按三級控制泄流，控制泄量見表4，以將下游除澇標準由2 a一遇提高到5 a一遇;農(nóng)田防洪標準由不到10 a一遇提高到20 a一遇;阿城區(qū)防洪標準由20 a一遇提高到50 a一遇。

3)遭遇100 a一遇以上大洪水時，溢洪道敞開閘門泄洪，不再控制泄量。調(diào)洪演算結(jié)果見表4。其中100 a一遇(P=1%)設(shè)計洪水位212.38 m，相應(yīng)庫容3.9億m3，相應(yīng)泄量1 254 m3/s;10000 a一遇(P=0.01%)校核洪水位214.23 m，總庫容4.78億m3，最大泄量1 539 m3/s。

表4 西泉眼水庫調(diào)洪演算成果表

7 防洪安全復(fù)核

在表4的調(diào)洪演算成果基礎(chǔ)上，考慮壩頂超高后，可得到對應(yīng)不同頻率設(shè)計洪水時所需要的最低防浪墻頂、壩頂及防滲心墻頂高程(見表5)。可見，實際心墻頂高程213.10 m、壩頂高程215.10 m、防浪墻頂高程216.30 m均滿足防洪安全要求。

表5 西泉眼水庫防洪安全復(fù)核成果表m

8 潰壩損失評估

8.1 潰壩洪水

潰壩流量采用波流堰流交匯法計算，按逐漸潰決考慮;洪水演進計算首先建立流段下斷面的輔助曲線，利用輔助曲線求解進段末流量，然后逐流段進行演進。壩址至河口行洪河長90.08 km，共展測14個大橫斷面。假設(shè)潰壩洪水與松花江50 a一遇洪水遭遇，哈爾濱市、阿城區(qū)控制點潰壩洪水特征值見表6。

表6 潰壩洪水計算成果表

8.2 潰壩損失

根據(jù)潰壩洪水計算成果，按2004年經(jīng)濟水平估算淹沒區(qū)財產(chǎn)價值，見表7。

表7 潰壩淹沒區(qū)經(jīng)濟價值表億元

根據(jù)松花江流域規(guī)劃研究的洪水淹沒水深～財產(chǎn)損失率曲線，估算各區(qū)洪水淹沒損失值見表8。可以看出，西泉眼水庫屬于潰壩洪水損失特別嚴重的水利工程。

表8 潰壩洪水淹沒經(jīng)濟損失指標比較表億元

9 水庫防洪安全評價

西泉眼水庫地理位置特別重要，校核防洪標準提高一級并取1級建筑物的上限是合適的。本次鑒定將初設(shè)洪水系列由1950～1988年延長到2003年，并加入1994年特大洪水，設(shè)計洪水復(fù)核結(jié)果與原設(shè)計洪水成果接近，因此仍采用原初步設(shè)計成果。經(jīng)調(diào)洪演算和壩頂超高復(fù)核，現(xiàn)狀防浪墻頂、壩頂及心墻頂高程均滿足防洪安全要求。根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》(SL258－2001)，西泉眼水庫防洪安全性為“A”級。