论龙英水库扩容工程防洪与运行调度安全

论龙英水库扩容工程防洪与运行调度安全

王钰士

西林县龙英水库管理所  广西壮族自治区百色市533500

1 流域概况

龙英水库扩容工程位于广西省百色市西林县境内的驮娘江的支流龙英河上，水库坝址位于西林县八达镇龙保村的半坡寨附近，于西林县城西北，距西林县城10km。

扩容的龙英水库位于驮娘江一级支流花贡河的支流龙英河上，龙英河发源于隆林县猪场乡骆驼屯西北 500m，自西北向东南流，经隆林县猪场乡千（亲）家寨、那岩村、黄泥寨，西林县八达镇龙保村龙英屯，至八达镇北面新合村附近与花贡河汇合后，流经西林县城汇入驮娘江。

龙英河流域面积102.4km2，河长27.6km，河道平均坡降18.2‰。 龙英水库坝址位于旺子村上保屯、半坡寨附近，距西林县城约8km，坝址控制流域面积77.9km2，坝址以上主河道河长19.8km，比降20.3‰。拟建龙英水库扩容工程坝址位于现状坝址下游90m处。

龙英河流域地处云贵高原东南边缘，地热北高南低，北面横亘有金钟山山脉（主峰金钟山海拔1819米)，为南盘江与驮娘江分水线，南临驮娘江河谷。流域内上、中游植被较好，中、下游由于开荒种地，植被稍差，水土流失以轻度为主。

目前，龙英河流域内已建有龙英水库。扩容前的龙英水库于2003年10月动工，2005年12月建成，是一座以县城供水为主兼下游防洪和农田灌溉等综合利用的小（一)型水库，拦河坝为开敞式溢流重力坝，最大坝高25.0m，坝顶净宽44m，正常蓄水位853.50m(85基准，下同)，总库容213.0万m3，有效库容96.0万m3，防洪库容81.0万m3，死水位843.50m，相应死库容36.0万m3。

2  气象特征

西林县位于北回归线附近，地处亚热带季风气候区，由于山地、植被等因素的影响，形成明显的区域性气候特征。全县气候特点：夏无酷暑冬无严寒，半年雨水半年干，西北多雨易洪涝，东南少雨常干旱。西林县设有国家级西林气象站，该站于1965 年建立，至今已有将近50多年的观测记录，观测的项目有气温、降雨、蒸发、日照、湿度、风、气压等。

3 水库特性曲线

龙英水库扩容后库容曲线见表3.1。

表3.1  龙英水库扩容后容积曲线表

水库泄洪采用溢流坝段坝顶泄洪、自由下泄的泄洪方式，溢流坝段坝顶高程为876.36m，溢流堰堰顶高程为870m。溢流坝共有5个桥墩，墩长为4.5m，中墩厚1.5m，边墩1m。溢流堰面采用标准的WES实用堰剖面，其堰面曲线方程为y＝0.154x1.85， 堰面曲线上游接 3 段圆弧曲线，堰面曲线末端与 1：0.7 的下游坝坡直线段相切。

根据有关规范，并参照模型试验结果，确定泄洪流态为堰流，泄洪能力按下式计算：

                （3.1）

式中：Q––––下泄流量，m3/s；

––––流量系数，参照试验结果取0.401～0.455；

––––淹没系数，取1；

––––溢流净宽度，m；

––––重力加速度，m/s2；

––––堰上作用水头，m。

溢洪道水位～泄流量关系见表3.7。

表3.7  龙英水库扩容后溢洪道泄流曲线表

根据各频率的设计洪水过程线以及本次复核的水位～库容关系曲线，按自由溢洪方式进行调洪，起调水位采用正常蓄水位 870m。调洪成果见表3.8。

表3.8  龙英水库初设与安全鉴定调洪成果比较表

4工程防洪与度汛安全评价与建议

4.1防洪标准评价

龙英水库扩容后总库容756万m3，本工程等别为Ⅳ等，水库为小（1）型水库。大坝等主要建筑物级别为4级，采用的洪水标准为：50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。消能防冲建筑物按20年一遇洪水设计。

工程等别、建筑物级别和洪水标准均符合中华人民共和国建设部发布的《防洪标准》（GB50201—2014）和中华人民共和国电力行业标准《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180—2017）以及中华人民共和国水利部发布的《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）中的有关规定。

4.2设计洪水成果的评价

（1）与历史调查洪水比较

根据本次历史洪水调查情况，1983年洪水为当地人印象较为深刻的洪水，根据本次收集到的八达水文站历年（1959～2010年）降雨资料，1983年洪水最大6h、24h暴雨量分别为92.6mm、98.1mm，6h降雨量约相当于5年一遇暴雨，24h降雨量相当于3年一遇。考虑到坝址集水面积小于100km2，造成洪峰的暴雨量为6h以下降雨，因此，该场洪水的频率约为5年一遇。根据本次洪水成果，5年一遇设计洪水分别为 331m³/s，根据20%回水成果可知，当发生5年一遇洪水时，汇合口处的水位为867.3m，与本次调查到汇合口附近 1983年洪痕点高程867.5m(该处位于汇合口以上50m)基本吻合，故本次计算的设计洪水成果基本合理。

（2）与周边地区洪水成果比较

选取广西境内小流域水文站流量资料分析的设计洪水成果，与本次计算的龙英水库100年一遇洪峰流量综合比较分析看，本次计算的龙英水库坝址设计洪水与邻近区域洪水成果是协调的。与年最大24小时暴雨量均值较接近的小流域水文站、《水文图集》洪峰模数比较，各频率洪峰模数随集水面积的增大而减少，符合一般河流洪水的变化规律。

与邻域具有小暴雨中心的弄金水文站洪水成果比较，龙英水库坝址制断面各频率洪峰模数稍大于弄金水文站，主要原因是龙英坝址以上流域河道比降较大，使得汇流较快， 洪峰流量大，洪水过程尖瘦，符合山区洪水特性。

综上分析认为本次设计洪水分析计算的基础资料可靠，成果基本合理。

4.3防洪特征水位成果的评价

因为溢流坝段坝顶无闸门，为自由下泄泄洪能力较大。为保证兴利用水，洪水调节计算自正常蓄水位870m开始，当水库水位高于正常蓄水位时，洪水下泄，调度规则合理。评价中，根据水库库容曲线和溢洪道泄流能力曲线，依据此调度规则进行了调洪验证，与设计提供的调洪结果非常接近。说明调洪规则合理，调洪结果可信，防洪特征水位正确。

4.4水库调度运行

龙英水库扩容后水库的正常蓄水位为870m，设计洪水位873.69m，校核洪水位874.66m，相应水库有效库容524.7万m3，总库容756万m3。龙英水库作为西林县县城和下游村屯的居民生活饮用水源以及下游2500亩农田的补充灌溉水源，依据工程特性及来水情况，其运行调度遵循下列原则：

（1）龙英水库采用开敞式宽顶溢流堰，堰顶高程与正常蓄水位同高为870m，当水位高于870m时，来水按溢流堰泄流能力下泄；

（2）水库水位在870～857.35m时，按城市、农村人饮、灌溉需水要求供水；

（3）为保证西林县城区及下游村屯居民生活供水，当库容小于等于174万m3的时候（即水位在857.35～843.5m），开始停止灌溉，水库只向城市和农村人饮供水；

（4）水库通过放空孔向下游下放生态基流0.10m³/s。

4.5水库度汛安全评价

水库蓄水前，混凝土大坝、取水口等均应按设计要求完工，并能通过验收和投入运行。因此，导流钢管封堵后，坝体及泄洪设施能按永久建筑物的设计标准投入运行和防洪度汛。

大坝安全度汛具备以下有利条件：

（1）大坝混凝土、进水口混凝土主体工程基本完成；

（2）大坝基础固结灌浆全部完成，帷幕灌浆全部完成；

（3）大坝位移观测控制网及测点正在安装测设，与正倒垂线均在下闸蓄水前安装完成，并测回首批数据；

（4）导流钢管封堵施工组织设计完成；

（5）验收资料基本齐全，工程质量自评合格。

龙英水库扩容工程已具备下闸封堵蓄水条件，同时与导流钢管封堵下闸蓄水相关的其他工作准备就绪，可以满足下闸蓄水的各项要求。

4.6对工程防洪与安全度汛的建议

（1）水库遭遇超标准洪水、工程隐患、地震灾害、地质灾害的突发事件，会导致水库工程重大险情的发生。因此，为了提高水库突发事件应对能力，切实做好水库遭遇突发事件时的防洪抢险调度和险情抢护工作，力保水库工程安全，最大程度保障人民群众生命安全，减少损失。建议尽快编制《水库防汛抢险应急预案》。

（2）水库管理单位应尽快设置和完善水、雨情观测设施，逐步开展水库的洪水预报和优化调度的研发工作。

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