汾河水库高水位蓄水运行分析

汾河水库高水位蓄水运行分析张桂珍(山西省汾河水库管理局太原030006)摘要：通过对汾河水库运行40多年来高水位蓄水运行情况的分析，证明汾河水库枢纽工程日趋完善，能经受高水位运行考验。关键词：汾河水库高水位运行分析中图分类号：TV697文献标识码：B１汾河水库基本概况1.1工程概况汾河水库位于汾河干流上游段，地处太原市娄烦县下石家庄村北1km处，是多年调节的大(Ⅱ)型水利枢纽，以防洪、灌溉、工业和城市供水为主,兼顾发电和养鱼。枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞和水电站五部分组成。水库始建于1958年，1961年主体工程正式投入使用，1978年大坝加高1.4m,1986年水电站建成投入运行，1995年除险加固工程8m泄洪排沙洞建成投入运行。大坝为水中填黄土均质坝，坝高61.4m，坝顶高程1131.4m，坝顶宽6m，长1002m。所有泄水建筑物均位于右岸，其中：溢洪道，总长345m，堰顶高程1122m，净宽24m，堰型为开敞式实用断面堰，设两扇7×12m弧形钢闸门，最大泄量1285m3/s；泄洪排沙洞洞径8m，总长1050m，进口设4.872×8.1m的两扇平板事故钢闸门，出口设7×6.5m的一扇弧形钢闸门，最大泄量788m3/s；输水洞洞径4m，长598m，出口设有3.6×3.6m弧形钢闸门，最大泄量140m3/s，系挑流消能；水电站为坝后引水式季节性电站，装机容量为2×6500kw。1.2水库安全运行监测项目大坝主体观测项目有:垂直沉降、水平位移、固结、孔隙水压力、坝基渗压、坝体浸润线、绕坝渗流和坝体测斜，另有库区塌岸、混凝土裂缝监测等。库区一年一次的汛后淤积测量，适时掌握水库库容变化，保证水库的防洪调度运行。1.3地理位置的重要性汾河水库作为我省最大的水利枢纽工程，防洪保护区是以300年一遇洪水确定的；汾河水库以下的太原、晋中、临汾、运城四个市及所辖十八个工农业县区市，是全省人口稠密，工农业经济较发达的平原地区，沿岸有南同浦铁路、大运高速、207国道、太原机场等重要交通枢纽，是我省的经济命脉。尤其是在太原附近有煤矿、钢铁、化工、电力等大型厂矿企业，是能源重化工基地重点地区。因此，汾河水库安全度汛直接关系到太原盆地的安危，关系到我省政治和国民经济的正常发展。特别是引黄入晋后，汾河水库作为引黄工程的调节水库和山西省最大的地表饮用水水源工程，功能发生了改变，汾河水库的地理位置将显得更为重要。2、水库历年运行情况水库安全运行四十多年，正常拦蓄超1000m3/s的大洪水12次，超500m3/s的大洪水32次。如1967年8月10日大洪水，进库洪峰达2326m3/s，同时下游兰村发生洪峰1500m3/s，若两个洪峰相遇，将超过迎泽大桥安全过水流量3250m3/s，经水库调节，只下泄45m3/s，削减洪峰98％；1985年5月11日，水库下游兰村洪峰600m3/s，水库进库洪峰1 962m3/s，洪量3484万m3，水库全部拦蓄，大大减轻了下游的负担；2003年7月30日，汾河静乐站发生洪峰1650m3/s的洪水，洪峰持续时间达8h，水库全部拦蓄，仅此一次防洪效益即达2000万元；由于汾河水库的调蓄作用，为确保下游太原等地人民群众的生命财产安全发挥了重要作用。3、高水位年份蓄水运行情况水库安全运行至今,蓄水位超过1126m的年份有6年（1979、1988、1989、1995、1996、1997），其中超过1127m的有2年（1995、1996）。1126m以上水位运用持续时间过程为：1979年1月31日至3月6日，水位1126.00m～1126.64m，持续运行35天；1988年9月30日至10月25日，水位1126.00m～1126.63m，持续运行26天；1989年2月28日至3月15日，水位1126.12m～1126.20m，持续运行16天；1995年9月6日至1996年3月21日，水位一直在1126m以上运行，持续180天，其中在1127m以上运行76天，最高水位达1127.76m；1996年8月6日至11月18日，水位在1126m以上运行105天；1997年2月18日至3月6日，水位在1126m以上运行18天。汾河水库在以上6年的高水位运行期间，在1979年出现了坝体渗漏的情况，即在9月15日，观察检查时发现：坝0+670～0+688m，位于高程1110.72m的右坝趾处发生渗漏，自基岩顶面的砂砾层渗出，9月17日库水位1122.93m时，测得渗漏量为1.43L/s，10月11日上升到3.06L/s。原因是右副坝系原状土削坡而成，渗径较短、质量较差，1981年5月在上游做厚度2m的黏土铺盖10000m2之多，用推土机牵引羊足碾压实，上游砂砾石层做截水槽以截断砂砾石，下游1115m高程以下填筑反滤料和透水料，以上填筑压重代替料。上游铺盖完工后，经验收取样结果表明，填筑质量与厚度均符合要求，下游反滤料及透水料填筑质量合格。右付坝渗漏处理工程完工后，经受了1988年10月1126.63m高水位的考验，未发现渗漏现象；1995年以来的1126.0m以上库水位蓄水，渗流量均稳定在1～3L/s范围，说明渗流基本稳定。4、典型年蓄水运行情况1967年是水库运用期径流量最大的一年，全年来水量12.76亿m3，年最低水位1106.98m，最高水位1125.63m，水位变幅达18.65m，大坝主体未发现异常，仅有溢洪道底板因建设时为原山体削坡而成，在水库大流量泄洪时被部分冲毁，1971年改为钢筋砼底板，2001年、2002年又重新进行了加固，目前运行状态良好，未发现异常。1988年是水库运用期径流量较大的一年，全年来水量6.03亿m3，年最低水位1109.25m，最高水位1126.63m，水位变幅达17.38m。当时大坝右侧桩号0+530～0+575发生纵向裂缝，后经开挖、回填处理，经1995年、1996年高水位蓄水考验未发现异常。1995年为丰水年，汛末（9月15日）水库水位为1126.70m，库容为2.88亿m3，至1996年3月9日水库蓄水位1127.76m（1996年最高蓄水位，也是水库运用期最高蓄水位），库容为3.17亿m3，枯水期库容涨2900万m3，水位涨幅1.06m。根据1995年观测资料分析：左坝渗出水量增加，右副坝出现渗流，坝体侵润线略抬高，据大坝安全监测中心分析计算，认为此属正常现象，大坝总体安全无异常。水库运行期间最高蓄水位1127.76m（1996年3月9日），主坝最大沉陷量13.32mm，左坝最大渗流量39.52L/s（1988年蓄水位1126.63m，当年主坝最大沉陷量13.73mm，左坝最大渗流量37.43L/s）与较高蓄水位1988年相比，渗流量和沉陷量均变化不大，且大坝外观也无明显变化。根据1993年由中国水利水电科学研究院、山西省水利厅和水库合作进行的《汾河水库土坝渗流场的分析与安全评价》称：在1129.20m 水位下，坝体浸润线仍在坝体内部，不会由坝坡逸出；坝体存在内部裂缝对大坝安全没有影响；坝体与河床砂砾石接触良好，不会产生接触冲刷渗透破坏，高水位下大坝的运行是安全的。南京水利科学研究院对大坝安全分析结果，认为大坝高水位运行基本是安全的。事实也是如此，汾河水库大坝经多年运行，虽然运行过程中出现了一些事故，经过处理均得以恢复正常，随着坝前淤积的增厚，坝体渗流条件也将逐渐改善，特别是经过1995年和1996年高水位蓄水运行的考验，证明坝体高水位运行是安全的。5、结论汾河水库枢纽工程从1961年投入运行至今，经受了大洪水、高水位蓄水的考验，经过不断的扩建、改建和加固，工程日益完整，质量日益提高。坝体含水量逐步减少，渗流量逐渐减少，沉陷渐趋稳定，固结基本结束，能够承受高水位蓄水运行。作者简介：张桂珍,女,1970年生，1992年毕业于黄河水利学校，助理工程师。［收稿日期：2008-02-19］AnalysisonFenheReservoir’sWaterStorageRunningatHighWaterLevelsZHANGGui-zhenAbstract:ThroughanalysisonFenheReservoir’srunningsituationofwateratoragehighwaterlevlesinrecentabout40years,itisprovedthatthevorksofreservoirbecomesbetterandapproachingperfectiondaybyday,andcanstanduptotest,ofrunningathighwaterlevel.Keywords:FenheReservoirhighwaterlevelrunninganalysis