星湖水库规划设计回顾

星湖水库规划设计回顾

发表时间：2015-12-18T10:29:02.120Z 来源：《基层建设》2015年15期供稿作者：蔡建军[导读] 深圳市广汇源水利勘测设计有限公司景福围挡西江洪水、北岭截洪渠拦截部分洪水排入西江减轻内涝、星湖水库蓄洪、电排站排涝。

蔡建军

深圳市广汇源水利勘测设计有限公司摘要：作者在参与了星湖水库安全鉴定工作，对星湖水库复查过程中水库调洪原则的演变作了简单介绍，针对不同时期的实际需求确定水库运用是符合实际需要的。关键词：星湖；调洪原则；湖泊；安全鉴定星湖水库位于肇庆市端州区景福围内七星岩一带，前临西江干流，背负北岭大山，是肇庆市城区防洪排涝体系工程之一。肇庆市区防洪排涝体系由景福围（始建于宋代）、三座电排站{跃龙电排（1961年）、羚山电排（1965年）、西区电排（1998年）}、星湖水库（1955年）、北岭截洪渠（1971年）等工程组成。其中景福围挡西江洪水、北岭截洪渠拦截部分洪水排入西江减轻内涝、星湖水库蓄洪、电排站排涝。

一、建库时规划设计思路星湖水库建成之初南临肇庆市区及西江景福围、北靠北岭山、东西均为市郊农田，是一座蓄洪、灌溉、旅游、养鱼综合利用的中型水库。当时设计并无相关规范可作为设计依据，据“七星岩建湖工程回顾”（注1），星湖水库库容计算如下所述：水库正常蓄水位4.8m，高于此水位则排至4.8m。据此查阅西江高要水文站水位过程线，查得1948年5月9日至8月19日共103天的高要站水位历程符合以上情况，并在有记录资料中时间较长。其中7月1日至8日水位可能出现湖水短时间能够外排的情况。其同期累积雨量为779.3mm（约相当于10年一遇），累积蒸发量为465 mm。 7月1日以前西江高要站水位4.8m以上时累积雨量为522.6mm，累积蒸发量为246.2mm。径流系数取0.63，算出湖水位于7月1日为6.867m。

6月31日西江站水位为6.87m，7月1日水位6.69m，即可能向西江排水，7月1日至9日西江高要站水位由6.69m下降至4.59m，又回升到5.72m。此时期排水核算情况如下表列。

考虑需通过跃龙窦排水，其排水能力有限，故规设中规定通过溢流闸控制内外水头差不得超过0.4m。7月8日外江水位开始回升至4.99m并陆续上升，排水已不可能，故湖水位的降低只能算至5.13m。湖水位实际下降6.86—5.13=1.73m。此降低数可在需要的储水高度内减除，但上述演算仅是1948年的水文资料，不十分可靠；但忽略有短时间排除部分湖水的可能，亦偏于保守。因此以湖水位可降低作为储水高度的减低量。7月8日的水位应为5.13+0.87=6.0m。7月8日以后尚有不能外排的集雨量779.3—522.6=257.7mm，其需要储水高度为1.145m。减去后期的蒸发量218.8mm，即应减去高度0.22m，最后求得湖的最高水位为6.0+1.145—0.22=6.925m。据上述核算，最高湖水面定为7.0m，为预留超高0.5m，将湖堤顶高定为7.5m。此外，考虑可能出现比预期更大的雨量，在狮岗建海坝式非常溢洪道。当湖水超过7.0m，雨水续降，则将土堤挖除，使超过容量的水泄入赤堪等低塱。

二、1988年复核计算

为保证城市人民生命财产安全及国民生产正常发展，要求星湖水库按部颁“87”标准全蓄调洪，若遇超标准洪水时从狮岗非常溢洪道泄洪。

根据登记资料（注2），为了不增加水库下游城市涝区的排水压力，星湖水库全蓄1000年一遇降雨（总水量1066万m3），待下游涝区的涝水全部排完后，再泄放洪水腾空库容。星湖水库设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为1000年一遇。星湖水库正常蓄水位4.8m，相应库容804万m3，设计洪水位

6.2m，相应库容1660万m3，校核洪水位6.5m，相应库容1870万m3。

三、2014年安全鉴定复核

星湖水库原灌溉范围的土地基本上进行了商业开发，不少原堤坝内地面高程高于水库最高水位而形成库岸。水库灌溉功能已失去，仅担负一定的滞蓄洪任务。1996年广东省水利厅同意星湖水库降为湖泊管理。是一座蓄洪、旅游、城市景观等多功能为一体的人工湖泊。

1、调洪原则

根据肇庆城区排涝体系规划，考虑由于城市建设使狮岗非常溢洪道失去作用，因此2014年安全鉴定时星湖水库根据现有条件采用现行正常蓄水位4.8m，全蓄相应集雨面积内10年一遇设计洪水（考虑北岭截洪渠作用），超过10年一遇设计洪水（此时星湖水位达到5.48 m）则泄洪至跃龙电排涝区和羚山电排涝区，以确保星湖的防洪安全。

2、洪水计算

应用广东省综合单位线方法及推理公式法计算洪水，计算成果对比如下表：两种方法洪峰流量和三天洪量计算成果对比表

对比成果显示：两种方法计算所得不同频率洪峰流量的差值均小于20%。且各频率72小时洪水总量相差不多，计算采用广东省综合单位线法计算成果。

3、洪水标准

根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），星湖水库为均质土坝，水库最大库容1798.39×104m3，工程等别为Ⅲ等，为中型水库。

星湖水库1991年设计复查采用设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。根据《防洪标准》6.2.1条，考虑星湖水库大坝最大挡水高度为4.2m，上下游水头差仅为2.3m。故2014年安全鉴定星湖水库按平原区、滨海区的规定确定设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇。

4、调洪成果

根据以上资料和调洪原则，采用复核后的水位库容曲线，计算得星湖水库调洪成果，成果如下：星湖水库正常蓄水位4.8m（相应库容1123.4万m3），全蓄10年一遇设计洪水至5.48m（相应库容1487.71万m3）时启用泄洪设施，此时设计洪水位（50年一遇）为5.72m，相应库容1620.21万m3，最大下泄流量29.4m3/s；校核洪水位（300年一遇）为6.05m，相应库容1798.39万m3，最大下泄流量36.7m3/s（其中芹田闸下泄32.8m3/s，东岗闸下泄3.9m3/s）。

根据洪水过程调洪演算，当星湖水库和下游涝区普降300年一遇暴雨，跃龙电排站抽排完星湖水库的泄水需45.3小时。即星湖水库下泄水量最大延长跃龙涝区受涝时间约45.3小时。

星湖水库通过东岗闸下泄入羚山涝区的泄量最大只有3.9m3/s，占羚山涝区洪峰流量之比0.98%。羚山电排站现有装机排涝流量为51.82m3/s，远大于星湖下泄流量，星湖下泄流量对羚山涝区影响甚微。

5、堤坝的堤顶高程及坝坡稳定复核结果简述

根据实测地形图与1991年设计复查资料对比，原9段堤坝共10594m，由于城市建设，部分堤坝堤后地面已经填高，按库岸处理，计算堤顶高程时安全加高参照《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）表3.2.1，按2级堤防允许越浪处理，安全加高统一取0.4 m。

依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），波浪的平均波高和平均波周期采用莆田试验站公式。经计算最大坝顶设计高程为石牌堤7.29m，最小坝顶设计高程为青莲堤7.01m。实测各堤段现状堤顶高程均高于设计坝顶高程。

从地勘资料和实测大坝横剖面分析，采用最不利断面作为典型断面进行分析。大坝稳定渗流期和水库水位降落期采用慢剪指标，粘性土料抗剪强度指标采用小值平均值。坝体抗滑稳定复核采用简化毕肖普法。土体的抗剪强度根据规范要求，土石坝各种计算工况均采用有效应力法。

大坝渗流计算采用有限元法进行。各堤填筑土均粘性土，可能发生流土型破坏。从计算结果来看，各堤的出逸比降均小于允许值，均满足规范要求。

稳定分析计算采用理正岩土计算5.6PB1版“边坡稳定分析”，计算稳定渗流期迎水侧、背水侧坝坡及非稳定渗流期迎水侧坝坡最小安全系数。坝体浸润线采用相应工作条件下的渗流计算结果。在各种工况下，坝坡抗滑稳定最小安全系数均大于允许值，满足规范要求。

6、结束语

星湖水库建库之初设计并无规范可采用，但通过对洪水资料的合理分析利用，确定的水库规模能充分发挥工程作用。后根据“87”部颁标准采用全蓄调洪运用，充分发挥水库蓄洪功能，起到了减轻肇庆城区内涝作用。1996年降为湖泊管理后，2014年参照水库进行安全鉴定，考虑非常溢洪道已失去作用，调洪原则调整为全蓄10年一遇洪水、超过10一遇洪水则泄洪至跃龙涝区和羚山涝区，以确保星湖的防洪安全。星湖各个时期调洪原则的调整均是为确保工程能更好的发挥作用。

参考文献：

[1]1986年06期《人民珠江》，“七星岩建湖工程回顾”，李锡源

[2]广东省水利电力厅《广东省中型水库工程技术档案》（1988.12）