豐收水庫報廢對下游防洪的影響分析

呂金浩，陳佰福

(齊齊哈爾市水利勘測設計研究院有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

1 工程概況

克東縣豐收水庫位于黑龍江省克東縣乾豐鎮境內，烏裕爾河左岸一級支流潤津河左岸支流上，距離克東縣城35km，水庫壩址地理位置E126°16′，N47°45′。豐收水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、養魚綜合利用的多年調節的小(1)型水庫，控制流域面積34.2km2。水庫由大壩和泄洪兼輸水洞構成，大壩為均質土壩，泄洪輸水洞為漿砌石擋墻鋼筋混凝土預制圓管涵閘。水庫設計洪水標準為20a一遇，校核洪水標準為100a一遇。

豐收水庫始建于1958年，運行期間未進行過除險加固。由于水庫建成年份較早，工程老化年久失修。目前泄洪兼輸水洞進口漿砌石擋墻倒塌；閘墩混凝土脫落、鋼筋外漏、底部出現裂縫；胸墻和工作橋破損；泄洪兼輸水洞漿砌石底板坍塌、涵管與涵管連接處漏水；出口擋墻坍塌、海漫段損毀嚴重；該水庫已經空庫運行多年。根據水利部發布的《水庫降等與報廢標準》，該水庫符合報廢的標準，但是根據相關要求，水庫報廢需要對下游進行防洪影響進行分析。

2 水庫報廢對下游影響

豐收水庫設計標準為20a一遇，校核標準為100a一遇，承擔區域防洪、灌溉和水產養殖的任務，是一座綜合性水庫。豐收水庫直接承擔下游防洪任務，壩址以上洪水經水庫調節、削減洪峰流量，對下游起到防洪作用。水庫防洪影響包括下游村屯2個，人口600人，耕地133.33hm2耕地。水庫原設計興利灌溉面積66.67hm2，水庫水產養殖6.67hm2，年產商品魚約1萬kg。

2.1 水面線推求

水庫報廢對下游防洪影響分析，首先要針對水庫報廢后大壩開口自由泄流情況下的水面線進行推求，推算不同級別洪水對下游地區的影響。水庫水面線推求，自下游泄水溝道5km至上游水庫邊界，計算斷面共計19個，河道行洪距離總長5km，庫區水面長度3km。

1)水面線計算方法：

水面線計算采用簡化的穩定非均勻流公式：

(1)

式中：Hx、Hs分別為下斷面和上斷面水位，m；Q為設計洪峰流量，m3/s；K為上、下斷面平均流量模數；L灘為按洪水流向確定的斷面間距，m。

流量模數按主槽和灘地分別計算，公式為：

(2)

式中：n主、n灘為主槽、灘地糙率；R主、R灘為主槽、灘地水力半徑，寬淺式流可用水面寬代替；A主、A灘為主槽、灘地斷面面積，m2。

2)設計流量及起推水位確定：

豐收水庫附近流域有兩處水文站，分別是友愛站和雙河站。雙河站作為本地區唯一的小面積試驗站，可以作為本次洪水計算比擬站；而友愛站雖不屬于克拜地區，但位置、地形、氣候均接近克拜地區，流域下墊面情況基本一致，相比雙河站集水面積更接近項目要求，因此本次洪水計算采用友愛站作為參證站。水庫設計洪水按三種方法推求復核：①圖集法推求設計洪水； ②參證站參數修正法推求設計洪水；③水文比擬法推求設計洪水。經過分析豐收水庫設計洪水成果見表1[1]。

表1 下游影響分析起推水位及流量表

3)糙率的選定：

豐收水庫并無相關糙率成果可利用，推算時采用鄰近流域的糙率成果并結合灘地植被類型選擇我省綜合的水深與糙率的關系線初定糙率。

豐收水庫流域主槽糙率采用0.025-0.035；考慮到水庫下游溝道窄小兩側均為耕地多為高桿植物，因此糙率適當加大，主槽糙率采用0.025-0.035，兩側灘地糙率為0.055。

根據實測斷面數據資料、計算方法和確定的參數，推求豐收書庫報廢后各頻率洪水設計水面線，具體成果見表2。

表2 設計水面線成果表

續表2 設計水面線成果表

2.2 推算成果及結論

水庫報廢后對下游的影響主要為防洪和農業灌溉兩方面：水庫報廢后，不在對上游洪水進行調節，水庫下游泄水溝兩側的土地大部分耕地是基本農田，由于有水庫調節作用，即便現狀下游泄水溝道兩側無堤，農田仍能得到有效保護，不受一般洪水淹沒影響。本次根據不同頻率水面線繪制洪水淹沒范圍表，從表3可知水庫報廢后下游農田按照防洪標準為10a一遇計算，下游133.33hm2以上的耕地將處于10a洪水淹沒區中。

表3 水庫報廢水面線淹沒范圍表

圖1 下游泄水溝道典型斷面不同頻率水面線示意圖

由圖1可知失去水庫調節后，10a一遇的洪水將淹沒溝道兩側100-300m范圍內的耕地。100a一遇的洪水將威脅到溝道沿線300m范圍內的村屯。因此水庫報廢后為保護耕地及下游村屯的安全，水庫報廢后需對泄水溝兩側進行防洪工程建設，堤防工程防洪標準為按10a一遇洪水設計。長度從現狀大壩泄水口至潤津河入河口，溝道長度約為15km，雙側堤防長度約為30km，擬需征地30.67hm2，估算投資1700萬左右。

同時水庫報廢后，下游66.67hm2的農田也失去了灌溉保證，直接影響當地農民的生產收入。水庫下游區域地面比降在1/600-1/800之間，現狀排水溝道斷面窄小不成形，過流能力有限，失去水庫徑流調節后，區間洪水極易造成洪水出槽，侵蝕沖刷兩側耕地，造成大范圍的水土流失[2]。

3 結 論

通過風險評估分析，豐收水庫報廢僅能消除現狀水庫作為病險水庫帶來的防洪風險，而報廢后水庫所在河段上下游防洪安全形勢的改變將引發更大的防洪安全風險，對環境、社會以及經濟均將產生不同程度的不利影響。

近年來江西省有許多小型水庫未發揮防洪效益，成為病險水庫，每年為地方的防洪工作帶來安全隱患。根據國家的政策要求，對于類似于豐收水庫情況的可以進行報廢，但是設計階段在對水庫進行報廢論證時，要充分考慮實行報廢后的影響，盡量消除因水庫報廢而引發的防洪安全風險和可以預見的民事水事糾紛。