佛塔密水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程壩頂高程確定

賈顏鵬，鄭扶玲

(海林市水務(wù)局，黑龍江海林157100)

1 基本情況

佛塔密水庫(kù)位于黑龍江省海林市柴河鎮(zhèn)西北5.0 km的低山丘陵區(qū)，屬牡丹江支流喬家溝河上游，集水面積4.5 km2。是一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用小(2)型水庫(kù)，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級(jí)。

該水庫(kù)由均質(zhì)土壩、輸水洞和非常溢洪道3部分組成，水庫(kù)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇，50 a一遇校核。水庫(kù)現(xiàn)狀未達(dá)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

壩體為梯形均質(zhì)黏土壩，壩頂高程247.30～248.30 m，壩長(zhǎng)330 m，壩頂寬度3.4～9.4 m，最大壩高6.40 m，迎水坡為1∶1.5 ～1∶3.5。

該水庫(kù)2011年被列為小(2)型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程，對(duì)原壩頂高程進(jìn)行重新確定。

2 基本資料

該水庫(kù)風(fēng)速資料采用海林氣象局資料。風(fēng)速的計(jì)算采用汛期吹向大壩上游的多年平均年最大風(fēng)速，根據(jù)氣象統(tǒng)計(jì)資料，主風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)，取風(fēng)速修正系數(shù)為1.0，通過修正，庫(kù)面多年平均年最大風(fēng)速值為12.0 m/s，根據(jù)規(guī)范，設(shè)計(jì)情況風(fēng)速采用多年平均庫(kù)面年最大風(fēng)速的1.5倍，校核情況風(fēng)速采用多年平均庫(kù)面年最大風(fēng)速。

佛塔密水庫(kù)所對(duì)應(yīng)各水位的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度值由1/1 000實(shí)測(cè)地形圖量測(cè)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)情況下的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度為0.35 km，校核情況下的風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度為0.40 km。

3 壩頂超高計(jì)算

3.1 計(jì)算公式選擇

選取公式為:

式中:Y為壩頂超高，m;R為最大波浪在壩坡上的爬高，m;e為最大風(fēng)壅水面高度，m;A為安全加高，設(shè)計(jì)情況A=0.5 m，校核情況取A=0.3 m。

3.2 風(fēng)浪要素計(jì)算

波高的設(shè)計(jì)保證率按P=5%計(jì)算，波浪平均浪高和平均周期采用蒲田試驗(yàn)站公式計(jì)算:

當(dāng)H≥0.5Lm時(shí)稱深水波，其波長(zhǎng)與周長(zhǎng)有關(guān)，即

當(dāng)H＜0.5Lm秒為淺水波，則平均波長(zhǎng)為:

式中:g為重力加速度，g=9.81 m2/s;hm為平均波高，m;W為計(jì)算風(fēng)速，m/s;Tm為平均波周期;Hm為水域平均水深，m;Lm為平均波長(zhǎng)，m;D為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m;H為壩迎水面前水深，m。

3.3 波浪爬高計(jì)算

波浪爬高按下式計(jì)算:

式中:Rm為平均波浪爬高，m;KΔ為斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型確定取K=0.9;Kw為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速W，壩前水深H和重力加速度確定，按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》表A.1.12－2查得;m為單坡的坡度系數(shù)，m=ctgα，α為斜坡的坡角，°。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274－2001規(guī)定，對(duì)5級(jí)土石壩取累積頻率P=5%的爬高值，R5%=1.84 Rm。

3.4 風(fēng)壅水面高度計(jì)算

計(jì)算公式為:

式中:e為計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度，m;K為綜合摩阻系數(shù)，計(jì)算時(shí)取K=3.6×10－6;β為計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，°;其他符號(hào)意義同前。

3.5 壩頂超高計(jì)算

表1 壩頂超高計(jì)算表

壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，按以下運(yùn)用條件計(jì)算取最大值:

1)設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高。

2)校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高。

表2 壩頂高程復(fù)核計(jì)算結(jié)果表

現(xiàn)狀壩頂高程最低為247.30 m，分別低于10 a一遇設(shè)計(jì)洪水和50 a一遇校核洪水壩頂高程。

［1］黃河水利委員會(huì)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL274－2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2001.