安定区青年水库现状防汛、灌溉功能及效益分析

贵,军

摘要：青年水库建成于1976 年 2 月，至今已46年，初建水库灌溉为主、兼顾防洪，主要承担水库下游西河渠灌区1500亩农田灌溉任务。目前水库淤积十分严重，有效库容不足1.5万m3，且设计灌区已全部拓展为城市建设用地，水库已不具备灌溉和防洪功能，而且存在严重的防汛安全隐患。因此对青年水库进行报废处理，并采取工程措施排泄沟道洪水以保证下游城市的防汛安全将是十分必要的。

关键词：水库；功能；效益；分析

1. 工程概况

青年水库地处定西市凤翔镇中川村，坝址位置东经 104°47′10″，北纬 35°33′19″，东靠定西师专，南临定临公路，大坝与定临公路基本平行，其垂直距离不足 100m，下游紧接定西市城区。

水库于 1975 年 3 月动工兴建，1976 年 2 月建成蓄水，水库以灌溉为主、兼顾防洪，主要承担水库下游西河渠灌区1500亩农田灌溉任务，防洪影响范围涉及定西城区、西川开发区及定临路等基础设施约5km2、12.48 万人口。水库设计总库容 48 万 m3，属Ⅴ等小（2）型水库，防洪标准按 20年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核，洪峰流量分别为m5%=35.7m3/s ， Qm0.5%=121.2m3/s，水库正常蓄水位1930.43m，设计洪水位1930.43m，校核洪水位1932.93m。

枢纽工程由粘土心墙坝、溢洪道、输水泄洪洞三部分组成。大坝为粘土心墙坝，最大坝高 16m，坝顶高程 1933.43m，坝顶宽 6m，长 78m，上游坡比自上而下 1：2.5、1：3.0，中间无马道；下游坝坡自上而下 1:2、1：2.5， 中间有马道。溢洪道布置在左坝肩前缘，引水段长 130m,堰宽 8m，进口底坎高程 1930.43m,下接陡坡与出口消力池，陡坡宽 6m。输水泄洪洞总长62.7m，为坝下圆拱直墙式涵洞，底宽 1.2m，直墙高 1.0m,拱高 0.2m,总高1.2 m,进口底坎高程 1917.73m；进水闸布置在迎水坡，中心距坝前沿17m。

上世纪 90 年代，由于社会经济的快速发展，土地资源日益紧张，城市建设已从中心向边缘扩展，在此情况下，青年水库大坝下游用于排泄洪水的苦水沟被城建部门征用回填为建设用地，回填区场坪比坝顶低 3m。为解决洪水出路，城建部门在沟道回填区修建了一条长 2400m 的过水暗涵，进口与泄洪底洞、溢洪道出口连接，出口接入西河河谷，涵洞断面为直墙拱式，宽 2m，直墙高 1.2 m，拱高 1.0 m，涵洞纵坡 3.6‰。

2. 水库运行现状分析

2.1安全与风险状况分析

青年水库位于定西市市区，目前水库下游已经发展成为城市用地，其防洪功能就显得尤为突出，防洪范围涉及定西城区、西川开发区及定临路等基础设施。洪水一旦超越坝顶，受灾范围将波及水库下游定临路沿线的公共及民用建筑、西川开发园区，甚至会影响到定西市西河左岸的大部地区，影响人口约 12.48万人，土地面积约5km2，对人民的生命财产将会造成极大的损失。

2.2水库非防汛、灌溉效益分析

⑴经济效益分析

现状大坝空库运行，无任何经济收益，反而管理单位每年需要支出人员管理费、维修及燃料动力费等费用 10.89 万元。

⑵社会效益分析

随着全球气温变暖，水库上游青年沟道基本属季节性沟道，平时基本无地表径流，只在强降水和暴雨时才产生暂时性地表径流，因此，水库无取水口、码头、污水处理厂等公共、工业、商业用途的水工程设施。水库管理范围内无工矿企业、文物古迹等。

⑶环境效益分析

水库空库运行，水环境及水污染均不存在，也无珍稀或濒危物种及特殊生态敏感区和重要生态敏感区。

3.水库防汛、灌溉效益分析

3.1 洪水指标

⑴径流

青年水库建成后，没有来水量观测记载资料，本次径流复核采用《甘肃省第三次水资源调查评价—附图》（甘肃省水利厅、甘肃省发展和改革委员会，2020 年 5月）等值线图查算，项目区多年平均径流深 20mm，多年平均径流量12.3万m3。年径流C 值参照关川河定西水文站统计分析成果，确定采用 CV=0.55，CS=2.5CV, 查皮尔逊Ⅲ型曲线的模比系数得：P=50%时Kp=0.88；P=75%时 Kp=0.6。则P=50%时年径流量为10.82 万m3，P=75%时年径流量为7.38 万m3。

⑵洪水

洪水计算采用铁一院公式法、小流域洪峰流量经验公式法对比分析计算，最后确定洪水指标。

①铁一院公式法

沟道集水面积、主河槽长度及坡度、山坡长度及坡度用五万分之一地形图量算。

设计面雨力及暴雨衰减指数根据《甘肃省暴雨洪水图集》查得，再按各沟道不同历时暴雨统计参数及点面系数、流域形状改正系数计算得出。

根据流域下垫面的特征及前期土壤湿润情况确定暴雨的损失等级及损失参数，按主河槽形态特征确定糙率系数，根据山坡地表特征确定山坡流速系数。

计算公式Qp= 

其中河槽汇流因子K1==1.89

坡面汇流因子K2==2.91

X=K1+0.95K2=4.65

由K1/K2=0.65查表得 y

式中汇流参数A1、A2由公式及查表确定确定A1=0.208，A2=0.025,其余参数由流域特征表确定。

     k1=0.278SpF,k2=RSr1-1,Cn=,=nCn,由值查表得P1,P由径流系数C值表得出,损失参数 R,r1 查表确定为 R=1.02,r1=0.69。

洪水总量计算采用推理公式Wp=1000nsF ，设计洪水过程线计算公式采用Qt=Qp(t/tR)BeB（1-t/tR）。

经计算，苦水沟坝址以上Qm5%=52.5m3/s；Qm0.5%=94.1m3/s;

W m5%=23.7万m3,W m0.5%=41.3万m3。

②甘肃省小流域洪峰流量经验公式法。

该公式是省水文水资源勘测局及省防办在全省范围内进行定点洪水调查总结得出的经验公式。

Qp=Kp×Qm

式中 Qp——洪峰流量（m3/s）；

Kp——模比系数，由 Cv=2F-0.08，Cs=3.0Cv，查皮-Ⅲ型曲线得出；

Qm——多年平均最大洪峰流量（m3/s），

Qm=K·F0.6·H0.75·J0.19·f0.09

F——流域面积（km2）；

H——30min 多年平均时段最大雨量（mm），H30min=15mm；

J——河道比降（‰）；

L——河道流程长（km）；

f——流域形状系数（小数），f=F/L2

K——综合系数，一般 0.2-0.27，本次取0.24；

洪水总量计算采用《甘肃省水文图集》推荐公式，

W=0.0177Qp0.952(T+7)1.43

式中：W——洪水总量万m3；

QP——某一频率洪峰流量m3/s；

T——设计洪水历时 h，T=2.14F0.344

经计算，苦水沟坝址以上Qm5%=38.8m3/s；Qm0.5%=110m3/s;W5%=17.77万m3,W0.5%=47.86万m3。

③洪水成果合理性分析

经对计算成果进行比较，采用小流域洪峰流量经验公式法计算的成果与原设计成果相近，经比较、论证，采用原设计的洪水成果值， 即： Qm5%=35.7m3/s，W5%=10.2万m3；Qm0.5%=121m3/s，W0.5%=32.4万m3。

本次计算成果与历次成果对比详见下表。

苦水沟历次设计洪水成果对比表

编号	项目名称	流域面积(km2)	河长 （km）	平均纵坡 （‰）	洪峰流量（m3/s）			洪水总量（万 m3）
					P=0.5%	P=2%	P=5%	P=0.5%	P=2%	P=5%
1	原设计	6.15	4.2	22.6	121		35.7	32.4		10.2
2	2008 年水库大坝鉴定	6.15	4.2	22.6	104		24.8	29.1		9.3
3	本次论证	6.15	4.5	36.8	110	64.9	38.8	47.86	28.97	17.77

3.2水库泥沙淤积预测

水库自1976 年建成至2020 年已淤积46.45万m3,多年平均淤积量1.06 万 m3。水库年输沙量 2.65 万m3，淤积量 1.06 万m3，水库运行中有 1.59万 m3泥沙被水带走。因此，现状的有效库容不到2年就会淤满。

3.3水库功能分析

青年水库原设计是一座以灌溉为主、兼顾防洪等综合效益的拦蓄式水库。经过 40 多年的运行，水库基本淤满，有效库容仅有1.55万 m3，基本来多少水走多少水，处于空库运行状态，丧失了调蓄功能。

4 水库安全分析

4.1 水库防洪能力分析

（1）排水暗涵泄流能力

根据施工设计及记录，水库大坝下游回填区已建东西向2400m长无压涵洞在行洪时，在洞内不能行成压力流，水深不得高于 1.2m（直墙与拱接缝无止水）。根据明渠均匀流公式计算:

　　式中：——过水断面面积  m2；

　　C——谢才系数，C=R1/6/n；

    R——水力半径；

　　n——糙率系数，取0.014

　　i——涵管纵坡比，取1%

经计算，排洪暗涵最大下泄流量 12.9m3/s，最大水深 1.1m，此流量即为原溢洪道、泄洪洞的最大下泄流量。

（2）现状水库防洪能力结论

根据《定西市城市总体规划（2015—2030）》中的相关规定，定西市中心城区河洪防治标准为 50 年一遇。青年水库现状有效库容 1.55 万 m3，基本失去调洪、滞洪的作用。

4.2库区泥沙淤积对水库安全影响分析

因库内泥沙淤积及下游排洪暗涵的制约，现状水库泄流能力只有 12.9m3/s，远小于水库原设计的过洪能力，水库防洪存在隐患。

5 结论

经对青年水库防洪、灌溉功能指标及经济、社会、环境效益等分析，青年水库已不具备防洪、灌溉功能，除大坝对当地居民起到交通作用外无其它任何经济、社会及环境效益，而且还存在巨大的安全隐患。

根据《水利建设项目经济评价规范》（SL72-2013）§1.0.8 规定，防洪、治涝、灌溉等工程，运行期为 30～50 年，其中土坝使用年限 50 年， 浆砌石溢洪道使用年限 20 年，中小型钢筋砼输水洞使用年限

46 年。青年水库已运行 44 年，大坝接近了正常的使用年限，溢洪道及输水洞已超过了正常的使用年限。根据水利部 2003 年印发的 18 号令《水库降等与报废管理办法（试行）》第八条第（一）款“防洪、灌溉、供水、发电、养殖及旅游等效益基本丧失或者被其它工程替代，无进一步开发利用价值的应当予以报废”。

青年水库符合以上文件规定的报废条件，水库可以报废。

水库报废后应及时采取工程排洪措施，以消除防洪安全隐患。

参考文献

（1）定西市水务局《安定区青年水库大坝安全鉴定报告书》（2008 年12 月）；

（2）《水利建设项目经济评价规范》（SL72-2013）;

（3）《水库降等与报废管理办法（试行）》(根据水利部 2003 年印发的 18 号令);

（4）《甘肃省第三次水资源调查评价—附图》（甘肃省水利厅、甘肃省发展和改革委员会，2020 年 5月）

作者简介：贵军（1970年6月出生），男，汉族、甘肃定西人,本科学历，水利高级工程师，主要从事水利工程建设管理、设计、规划及资料整编工作，工作单位：定西市安定区水务局