小型病險水庫除險加固工程設計中水文水利計算若干問題探討

劉安武

【摘要】隨著我國經濟的快速發展，水利工程建設被社會廣泛關注，隨著人們生活水平不斷進步，對工程質量也提出更高的要求，尤其是小型病險水庫工程。我國小型水庫數量眾多，據相關統計約有82000余座，小型水庫對促進國民經濟發展、農業灌溉、預防洪水和保障人民生命財產安全等方面發揮了重要的作用，但是我國小型水庫大部分是20世紀50、60年代和“文化大革命”中修建的，由于技術的局限、施工的工藝落后、設計不合理等原因，導致形成數量眾多的病險水庫，難以發揮其興利效益，并且嚴重威脅了人們的生命財產安全。本文主要針對小型病險水庫除險加固工程的水文水利計算若干問題進行探討，并提出需要注意的問題，希望這些內容能對相關部門起到一定幫助，共同促進我國小型病險水庫除險加固工程建設的更好發展。

【關鍵詞】病險水庫；加固工程；水文水利計算

在小型病險水庫除險加固工程中，水文水利計算工作是非常關鍵的組成部分，它的主要任務是對小型病險水庫進行防洪標準復核，復核原設計的大壩防洪標準和設計洪水是否需要修改，水庫大壩的實際抗洪能力是否滿足國家現行有關規范的要求，要求的最大下泄量能否安全下泄。水文水利計算的特點是工作量大、資料信息繁瑣，涉及到各方面知識，不但時間緊迫，而且任務繁重，如何有效解決這一難題，成為眾多專家研究的課題。

一、水文水利計算工作的內容

小型水庫由于缺乏實測流量資料，水文計算工作的大體方向是根據降水量的數值，計算出不同地點、不同時間段的洪水線、水位情況、庫容曲線以及水量的泄露關系[1]，從而得出準確無誤水位信息，便于合理設計和校核水位。

（一）詳細的計算流程

水庫水文計算的大體步驟如下圖所示。

（二）設計暴雨

由于各地的實際情況各不相同，水文信息、特征值等存在差異，所以水文模擬計算法的數據來源是各省市的《暴雨洪水信息手冊》、《暴雨統計參數圖集》，從中得出每年、每天及特定定時段的暴雨變差系數。

（三）產流數值計算

產流計算的方法是根據本地區的流域蓄水量、產流地區和土壤含水量的成分，結合暴雨強度公式，得出下滲率和凈雨過程內容。

（四）匯流數值計算

計算匯流信息的公式如下：

（五）調洪數值計算

調洪計算包括三方面要素，第一是水位～庫容曲線；第二是洪水過程線，它的計算結果是由設計洪水得出的；第三是泄流曲線；用洪水過程線和水位～庫容曲線，計算入庫洪水與水位和庫容信息；根據水庫泄流建筑物，按照公式可推算出詳細泄流曲線。

二、水文水利計算中需要關注的問題狀況

（一）調查搜集資料信息

對于小型病險水庫除險加固工程設計方案，首先要做好前期的調研準備工作，充分了解當地的實際情況，才能更加準確的獲得第一手資料，確保工程設計的可行性、合理性，以便充分發揮水庫的防洪、灌溉等作用。由此可見搜集資料的重要性。

1、需要掌握水庫各方面資料，具體包括以下內容：登記信息、安全鑒定表格、原設計資料、“三定三查”、以往除險加固的檔案信息[2]。

2、通過水庫的地形圖（無實測地形圖時，可根據1：10000或1：50000區域地形圖），實際勘察測量資料，自然地理情況，計算水庫的主河道河流特征資料、集水面積等內容。但是由于大部分小型水庫處于偏遠山區，原設計時設備技術落后，依舊沿用傳統的地形圖，在實用性方面存在缺陷，難免會出現設計偏差，倘若使用最新版本的地形圖，加之配套的軟件就可以更為準確的獲得信息。

3、水庫原本的水位、面積和庫容大都會繼續使用，變更的幾率非常小，不過經過多年運行后，由于氣候、水土流失、圍墾等原因，造成水庫庫容的變化，以及工程結構的問題，會影響工程防洪標準及其抗洪能力。這些問題需進行野外實地勘測復核。

（二）對水庫現場進行勘察

以前水庫除險加固設計工作，設計師總是忽略實際勘察環節，全憑借自己的猜測“閉門造車”，導致設計方案與實際需求不符的現象頻繁出現，給除險加固工程帶來嚴重困擾，所以進行現場勘察是非常必要的。

1、在現場勘查時要注意以下幾方面：來水情況，水庫中的梯度調水、引水渠道情況，格局安排是否合理，涵洞的閘門控制，渠道的長寬高及所用材料等。

2、以往水庫除險加固工程的文字、圖片信息，重點分析大壩的加固問題，水位上漲的時期、流量等。

3、溢洪道（泄洪洞）的研究，包括溢洪道（泄洪洞）的材質類型，閘門高度、孔數，底板高程等。

（三）洪水問題

在工程設計時，要格外注意水庫泄流對下游人們的生命財產安全，經濟的影響和工程的抗洪能力，水庫蓄水量大小的變化，上下游水位高度差值，以便調整標準，做好洪水防范工作。

（四）計算結果分析

在水文水利計算中對于得出的最終結果，要進行科學合理的分析，解決措施有三種方法，第一，與周圍已評審通過（或已完成除險加固）的水庫設計資料、圖紙進行比較，進合理性分析，查看兩者之間的差異，如果差距甚遠，要重新進行評估，避免造成嚴重失誤。第二，水位合理性能充分反映工程設計的滿意程度。第三，把計算結果同傳統數據相比較，值得注意的是要對壩頂高度進行分析，測量其具體數值，查看是否出現漫頂現象[3]。由此可見水文水利計算結果要結合實際情況，評價時應全面系統地評價，在綜合分析考慮各種因素后，作出最終的決策。

（五）死水位、蓄水位的確立

一般情況下，小型病險水庫除險加固工程中死水位和正常蓄水位是不會進行改動的，但是面對特殊問題也要因地制宜，所以也不能忽視水位設計。第一，水庫容量小無法達到蓄水要求，或者水庫位置是在極其重要的地段，面對這種現象需要實行水位調整，須上級部門批準后，方可實施。第二，水庫由于受到主觀因素或認識問題，導致水位下降可以與相關部門進行協商，確定正常的死水位和蓄水位，保障水庫正常蓄水和防洪工作的順利開展。第三，當需要提高水位滿足灌溉用水需求時，或者涵管與渠道對接需要調整水位時，在確定調整前要進行反復的研究論證，確定設計方案的可操作性。

（六）協調和水利部門（水庫管理單位）、受溢單位的關系

在水庫除險加固工程設計中，不但要符合技術性要求，還要與當地的水利部門（水庫管理單位）、受溢單位等做好溝通交流工作，相互配合，共同促進設計方案的完整性。另外可以在水利部門（水庫管理單位）查找需要的水庫資料，更加詳實的補償信息，實現水庫工程設計的優化配置。

結語：

綜上所述，通過上文的分析研究，顯示出水文水利計算對病險水庫除險加固工程的重要性，它的計算成果會直接關系到設計方案，對水庫工程的經濟效益和社會效益均會造成重大影響。具體的計算過程分為五個步驟，依次為：詳細的計算流程、設計暴雨、產流數值計算、匯流數值計算、調洪數值計算，水文水利計算結果為設計提供很大的幫助。同時在這一過程中也要注意很多問題，主要包括調查搜集資料信息、對水庫現場進行勘察、洪水問題、計算結果合理性分析、死水位、正常蓄水位的確立、協調和用水部門的關系，只有這樣才能更好的完成工作，促進病險水庫除險加固工程的順利實施。

參考文獻：

[1]吳敦銀，鄧一平，王永文.做好水文分析與經濟評價，提高病險水庫加固設計質量[J].江西水利科技，2012，03：149-152.

[2]張士辰，楊正華，郭存杰.我國病險水庫除險加固管理對策研究[J].水利水電技術，2012，04：82-86.

[3]韋港.小型病險水庫除險加固工程地質勘察的若干問題[J].中國水能及電氣化，2013，04：25-29.