馬樓水庫除險加固工程規(guī)模確定

【摘要】馬樓水庫是三義寨引黃濟商工程中的重要調蓄建筑，運行直接影響到商丘市灌溉用水，對商丘經(jīng)濟的發(fā)展也起到舉足輕重的作用。除險加固工程旨在解決水庫大壩、泄洪閘及灌溉閘的病險問題，工程建成后，有效改善水庫運行條件，擴大供水量，經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益顯著，技術可行、經(jīng)濟合理。在闡釋除險加固必要性的基礎上，確定洪水標準，通過水庫調節(jié)計算、防洪標準復核、分析水庫調度運用方式，確定工程規(guī)模。

【關鍵詞】水庫；除險加固；工程規(guī)模

馬樓水庫位于河南省商丘市虞城縣賈寨鎮(zhèn)東北部約6km的黃河故道上，地理位置在東經(jīng)115°45′～115°49′，北緯34°33′～34°35′之間，是黃河故道上七座串聯(lián)梯級水庫中上游第五座，是一座以灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫。水庫于1958年元月建成蓄水，控制流域面積1155km2，水庫以上多年平均徑流量7307萬m3，水庫區(qū)間多年平均徑流量3990萬m3，庫區(qū)面積12km2，涉及河南省虞城縣和山東省單縣，設計灌溉面積8萬畝，設計灌溉保證率50%。目前水庫的主要作用是引黃調蓄，以保證虞城縣農田灌溉和養(yǎng)殖用水。

1、水庫除險加固的必要性

馬樓水庫為大躍進的產物，于1958年元月建成蓄水，死水位51.50m，死庫容30萬m3，興利水位（汛限水位）55.00m，相應庫容1100萬m3，主要由主壩、副壩、溢洪道、灌溉閘組成。主壩長1110m，副壩長1713m，為均質土壩。溢洪道位于主壩左岸。原泄洪閘位于左壩肩，但在1961年大水時被沖毀報廢。目前，主壩、副壩、溢洪道、灌溉閘和觀測設施等均存在不同程度的病險問題，而且水庫保護區(qū)內有河南省虞城縣和山東省單縣兩個縣、85萬畝耕地及60萬人口以及隴海鐵路、連霍高速、310國道等重要交通樞紐，水庫防洪安全非常重要。由于馬樓水庫建在黃河故道上，而黃河故道又為地上懸河，致使馬樓水庫成為懸?guī)?，其庫水位高于兩岸保護區(qū)地面6～8m，加之馬樓水庫存在很多質量問題，嚴重威脅著其下游及兩側保護區(qū)的安全，影響了水庫效益的發(fā)揮，制約了商丘市經(jīng)濟的發(fā)展，已成為各級領導的心腹大患，亟需進行除險加固工程以消除安全隱患。

2、洪水標準確定

馬樓水庫控制流域面積1155km2，水庫正常蓄水位55.00m，對應庫容1100萬m3，設計灌溉面積8萬畝，根據(jù)《防洪標準》（GB50201-94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的規(guī)定，馬樓水庫的工程等級為Ⅲ等，中型水庫，相應永久性主要建筑物級別為3級。對照水庫工程水工建筑物防洪標準，設計標準應為50～20年一遇，校核標準為300～100年一遇，鑒于水庫防洪安全的重要性，本次除險加固，馬樓水庫的主要建筑物洪水標準重現(xiàn)期，設計為50年，校核為200年。

3、洪水調節(jié)計算

本次除險加固擬采用兩種方案進行比較：方案一，擴大泄洪閘規(guī)模，壩高不變，進行水庫調洪演算；方案二，維持泄洪閘規(guī)模不變，加大壩高或增加防浪墻，并分別進行水庫調洪演算。

3.1 H～V曲線選用

馬樓水庫的水位～庫容（H～V）曲線采用《河南省中型水庫資料匯編（第五分冊）》（2000年2月）中的水位～庫容（H～V）曲線，見圖1.

3.2 H～q曲線繪制

根據(jù)各方案泄洪閘閘孔尺寸，分別計算出各自在不同水位下的泄流量，繪制水庫水位～泄量關系（H～q）曲線，見圖2，3。

3.3 水庫調洪演算

根據(jù)設計洪水、庫容曲線、泄流曲線和水庫的防洪調度運用方式進行馬樓水庫的調洪演算。調洪演算成果見表1。

4、防洪標準復核

4.1 防洪標準復核成果

根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）以及《防洪標準》之規(guī)定，壩頂高程不得低于正常運用或非常運用的水庫靜水位加相應的超高，馬樓水庫主壩壩頂高程58.50m，副壩壩頂高程61.04m?；颈３衷购殚l和擴大泄洪閘規(guī)模情況下，防洪標準復核成果見表2。

4.2 水庫抗洪能力復核

4.2.1 方案一（擴大泄洪閘規(guī)模）

在正常或非常運用情況下，馬樓莊水庫50年一遇設計洪水位為56.20m，200年一遇校核洪水位為56.79m，均不大于水庫現(xiàn)狀允許最高靜庫水位，主、副壩壩頂應有高程均不大于現(xiàn)有壩頂高程的下限，且相差不大，從防洪安全上考慮該方案是合理的。

4.2.2 方案二（泄洪閘規(guī)模不變）

在正常或非常運用情況下，馬樓水庫50年一遇設計洪水位為57.40m，200年一遇校核洪水位為58.17m，均高于水庫現(xiàn)狀允許最高靜庫水位，因此防洪安全不能滿足要求。采用增加主壩壩高（最大0.59m）的條件下才能滿足防洪要求，而馬樓水庫主壩較長，壩坡較緩，增加壩高勢必增加筑壩土方和大壩護坡工程量，而且增加泄洪閘兩岸岸墻高度，不利于結構穩(wěn)定，因此該方案不太合理。

5、水庫調度運用方式

馬樓水庫除攔蓄部分天然徑流外，主要靠上游鄭閣水庫供水充庫作為灌庫水源。馬樓水庫的調度運行原則是：在確保大壩安全前提下，以灌溉為主，同時兼顧防洪和水產養(yǎng)殖等綜合效益。

5.1 洪水調度

根據(jù)商政辦〔2011〕60號文要求，汛期要嚴格執(zhí)行《商丘市中型水庫2011年汛期控制運用計劃》。馬樓水庫原設計正常蓄水位和防洪限制水位均為55.00m，水庫調洪運用方式為在汛期當水位達到55.00m時，當閘門泄流能力大于入庫流量時，合理開啟泄洪閘閘門孔數(shù)及開啟高度，保持水位在55.00m；當泄洪閘泄流能力小于入庫流量時，水庫按最大泄流能力閘門全開泄流。

5.2 興利調度

采用七級水庫聯(lián)合調度，水庫興利調度原則是：引黃應盡量避開汛期含沙量高峰期間引水，要汛前蓄水，興利調度起調水位按各水庫汛限水位。鄭閣水庫以上四座水庫興利調度原則是：鄭閣水庫以上主要供水對象是城市供水，同時兼顧農田灌溉和水庫水產養(yǎng)殖用水。確保先工業(yè)、后農業(yè)、保生活的興利調度原則，而且根據(jù)商丘市第四水廠引水水位要求，鄭閣水庫最低供水水位不得低于58.00m。鄭閣以下水庫興利調度的原則是：確保枯水年和枯水期農田灌溉用水，同時兼顧水庫水產養(yǎng)殖用水。

6、結語

確定洪水標準后，通過水庫調節(jié)計算、防洪標準復核、分析水庫調度運用方式，確定工程任務規(guī)模：水庫除險加固后，死水位51.50m，相應庫容30萬m3；興利水位為55.00m，相應庫容1100萬m3；汛限水位為55.00m，相應庫容1100萬m3；50年一遇設計防洪水位56.20m，水庫庫容2077萬m3，200年一遇校核防洪水位56.79m，水庫庫容2569萬m3。

參考文獻：

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作者簡介：徐紅利（1981-），女（漢族），河南安陽人，工程師，在職碩士研究生，主要從事水利工程設計工作。