大坝度汛论证：周公宅水库下闸蓄水条件下

中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 陈永红###。

【摘要】本文简要介绍了周公宅水库工程的基本情况。按照建设计划，导流隧洞于2006年3月底下闸蓄水，第一台机组于同年6月底具备发电条件。由于大坝形象面貌与建设计划有一定的差距，对于工程是否能如期下闸蓄水的问题，本文从大坝度汛标准、度汛安全、施工进度、下闸条件等各方面进行了综合论证。

周公宅水库坝址位于浙江省宁波市鄞州区章水镇周公宅村附近，所处流域为甬江流域奉化江的主要支流樟溪河的大皎溪上，距宁波市约51km，离下游皎口水库约15km。坝址以上控制流域面积132km²，主流长30.63km。水库为完全年调节水库，是一座具有供水、防洪结合发电等综合利用的大（Ⅱ）型水利工程，总库容1.12亿m³。水利枢纽主要由拦河坝、泄洪及放空（水）建筑物、引水隧洞及发电厂房等组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高125.5m。溢洪道布置在河床坝段，堰顶高程为226.0m，每孔净宽10m，共3孔。坝内设2×Φ1.2放空管，进口中心高程为147.0m。二道坝设于大坝下游约380m处，为混凝土单心圆单曲等厚拱坝，最大坝高26.5m。引水隧洞总长1407m，采用一坡到底的布置形式，纵向坡比4.791%。发电厂房为引水式地面厂房，主厂房内装二台6.3MW水轮发电机组。

根据周公宅工程建设计划要求，水库2006年4月底下闸蓄水。2006年3月底大坝封拱灌浆至226.00m（溢洪道堰顶高程）以上，溢洪道具备泄洪条件。由于施工形象面貌与计划要求有一定的差距，需重新论证下闸条件、下闸时间以及大坝度汛安全等问题。

工程区属典型的亚热带季风气候，温暖多雨，四季分明，全年雨量充沛，多年平均降雨量1829mm，多年平均降雨天数157日，多年平均气温16.3℃，大皎溪多年平均水温为16.8℃。坝址多年平均径流量1.48亿m³，多年平均流量4.70m³/s。降水主要为台风暴雨及局部雷阵雨，其中台风暴雨是本流域大洪水的主要成因。

坝址多年各月平均径流量见表1。

表1 坝址多年各月平均径流量表（单位：m³/s）###。

根据本工程水文特性，水文时段划分如下：自10月16日至次年4月15日为非汛期，4月16日至7月15日为梅汛期，7月16日至10月15日为台汛期。

坝址处各期不同频率的最大洪峰流量见表2。

表2 坝址处各期不同频率的最大洪峰流量表（单位：m³/s）###。

导流隧洞布置在左岸，为4级建筑物，洞身段沿线地层岩性主要为熔结凝灰岩，为Ⅱ~Ⅲ类围岩，成洞条件较好。导流隧洞洞身段长463m.进口底高程139m，出口底高程121m，过水断面面积31.60m²，采用城门洞型断面，衬砌后的断面尺寸为5.5mx6.2m（宽×高），桩号导0+307.63之前的隧洞底坡为i=5.130%，之后的底坡为i=1.752%。

大坝坝体内设了两个导流底孔，分别布置在12#和13#坝段内，导流底孔孔口尺寸为5m×7m（宽×高），进口底板高程128m。由于底孔在上游围堰围护下封堵，因此进水口可不设封堵闸门。

上游围堰利用原周公宅水库滚水坝，该滚水坝为浆砌石重力坝，坝高21m，溢流堰顶高程为146.5m，堰长约为70m。溢流堰加高Im至147.50m高程。

大坝下游围堰采用袋装黏土结构形式，最大高度约为5m。

据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）要求，导流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，坝体度汛洪水标准为：大坝为2级建筑物，设计标准为100-50年重现期，校核标准为200~100年重现期。(www.xing528.com)

大坝度汛标准及相应的流量水位见表3。

表3 大坝度汛标准及相应的流量水位表###。

两个导流底孔封堵后，导流隧洞下闸封堵前，度汛方案为上下游围堰挡水，来水由导流隧洞下泄；导流隧洞下闸封堵后，由大坝临时断面挡水，来水由三孔溢洪道下泄，大坝的两条放空管和引水发电洞需要时也可参与泄洪。

三孔溢洪道泄流能力见表4。

表4 三孔溢洪道泄流曲线###。

单条放空管泄流能力见表5。

表5 单条放空洞泄流曲线###。

单台水轮发电机组的额定流量为6.64m³/s。

根据工程形象面貌和承包商2006年施工进度计划安排，至2006年3月底完成209.00m高程以下大坝封拱灌浆；至2006年4月底完成218.00m高程以下大坝封拱灌浆，大坝混凝土可以浇筑到239.70m高程，此时，坝身溢洪道已形成。

如果导流隧洞于2006年3月底下闸，至4月底之间属于枯水期向梅汛期的过渡时段，4月份多年平均流量为4.49m7s，1956-2000年共45年径流系列中4月份最大径流量为10.07m³/s，若按此最大径流量计算，4月份总来水量为2610万m³，若导流隧洞3月底下闸，从139.00m高程开始蓄水，至4月底库水位为190.00m高程。根据水文计算，4月份50年一遇的总径流量为2726万m³，年一遇的总径流量为3079万m³，若导流隧洞3月底下闸，从139.00m高程开始蓄水，按1%径流总量计算，至4月底库水位为194.26m高程，均未超过3月底的大坝封拱灌浆高程。因此，若施工进度计划能如期实现，大坝的形象面貌可满足2006年3月底导流隧洞下闸至4月底之间时段的蓄水要求。

2006年4月底大坝混凝土浇筑到坝顶高程，届时溢洪道（堰顶高程226m）已具备泄洪能力。但此时大坝仅完成218.00m高程以下的封拱灌浆，大坝挡水度汛需要分析5月份之后坝前洪水位高于封拱高程时未封拱坝体处于悬臂挡水状态的安全条件。5月至7月中旬尚属梅汛期，洪峰流量仅为相同频率的台汛期洪水的三分之一左右，因此度汛水位受台汛期控制。根据前述导流设计标准，坝体台汛期度汛标准选用P=l%频率洪水2220m³/s设计，P=0.5%频率洪水2460m³/s校核，若以库水位从溢洪道底坎226m高程起调计算，相应的坝前度汛水位分别为235.00m和235.60m；若库水位从218m高程起调计算，相应的坝前度汛水位分别为234.27m和235.18m，度汛水位回落至226m的历时分别为28.70h和29.00h，度汛水位回落至218m的历时分别为176.40h和176.90h。经验算，坝体封拱灌浆至218.00m高程，大坝临时挡水至水位235.60m高程时，坝体悬臂部位上游面最大拉应力为0.42MPa，发生在河床坝段。218.00m高程以下成拱的坝体应力满足要求，因而坝体结构满足安全要求。

综合上述分析，根据大坝施工形象面貌和承包商2006年施工进度计划，本工程大坝具备导流隧洞3月底下闸的基本条件，关键在于确保上述计划的如期实现和其它相关配套工程的如期完工。

若按照下闸蓄水后的度汛标准考虑，大坝度汛安全复核主要受4月份计算几次频率洪水、洪水组合方式等问题的困扰，一般情况下会选取比较安全的计算方式，库水位从溢洪道堰顶高程（226.00m）开始起调，相应最高洪水位与封拱灌浆顶高程（209.00m）之间的高差已超过坝体悬臂挡水的限制高度，因此采用这种计算方式得出2006年3月底坝体不具备下闸蓄水条件。然而本工程4月份的实际径流量小，且一次频率洪水的洪量也较小，需多次频率洪量才能蓄至226.00m高程，另根据施工计划，4月底大坝封拱灌浆能达到218.00m高程，届时悬臂挡水的高度可降至安全值内，所以本工程采用频率总径流量对4月份进行计算，得出了2006年3月底大坝具备下闸蓄水条件，为工程下闸蓄水安全鉴定工作提供了可靠依据。