水庫水資源開發(fā)利用與特征水位分析

1、水庫水資源開發(fā)利用與特征水位分析摘要:針對長岡鄉(xiāng)發(fā)生嚴重干旱時，如何改善壩址下游農(nóng)田灌溉條件和解決 9650人鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民飲水問題。結(jié)合水庫開發(fā)建設(shè)任務和灌區(qū)農(nóng)作物耕作現(xiàn)狀，對 區(qū)內(nèi)水資源供水能力和特征水位進行了論證。分析結(jié)果表明：塘澄水庫壩址天然 來水量能夠滿足下游灌溉用水需求，同時可以作為抗旱應急可靠供水水源。按照 正常幫水位14& 70m,設(shè)計洪水位151.70m調(diào)度運行，工程經(jīng)濟性較高、防洪運 用安全。關(guān)鍵詞:抗旱應急；供水能力；防洪；塘澄水庫1工程概況塘澄水庫壩址位于興國縣瀕江鎮(zhèn)揚澄村，距興國縣城約6. 0km,水庫正常蓄水 位為14& 70m,水庫總庫容為303x 10

2、4m3,是平江支流7歲水上的一座小(d型 水利工程。工程設(shè)計灌溉面積為700hm2,由左、右干渠引水灌溉組成。水庫是 興國縣規(guī)劃的抗旱應急水源工程之一。壩址以上流域面積為617km2,主河長 50.7km,主河道平均比降464%o。2水資源合理開發(fā)利用論證2. 1工程開發(fā)任務根據(jù)江西省抗旱規(guī)劃實施方案(20132017)報告,塘澄水庫是興國縣推 薦建設(shè)的抗旱應急水源工程，供水范圍包括澈江鎮(zhèn)和長岡鄉(xiāng)，可改善壩址下游兩 岸700hm2農(nóng)田灌溉用水條件，同時作為抗旱應急水源，可保障長岡鄉(xiāng)9650人鄉(xiāng) 鎮(zhèn)居民?；钣盟?。經(jīng)綜合分析，確定塘澄水庫開發(fā)以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧抗旱應 急供水。2. 2水資源供需平

3、衡分析2. 2.1灌溉定額及供用水量分析2. 2. 1. 1灌溉定額及灌水率塘澄水庫灌區(qū)地處水庫壩址下游兩岸，設(shè)計灌溉面積700hm2,由左、右干渠 引水灌溉，其屮左干渠灌溉面積233. 33hm2,右干渠灌溉面積466. 67hm2o灌區(qū) 屬水資源較豐富區(qū)。根據(jù)gb50288-99灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范1-2，確 定灌溉保證率為85%,設(shè)計水平年為2020年。渠系水利用系數(shù)取0.65,田間水 利用系數(shù)取0. 95,灌溉水綜合利用率為0. 620綜合畝灌溉定額是根據(jù)歷年水稻 和各類旱作物的灌溉用水分配過程及灌區(qū)設(shè)計水平年的作物組成系數(shù)分析確定。 經(jīng)分析得:渠系水利用系數(shù)綜合值為0. 65,灌溉

4、水利用系數(shù)為0.62。參照附近類 似灌溉工程，灌區(qū)綜合畝灌溉定額多年平均值取:凈定額6588m3/hm2，毛定額 10660. 5m3/hm2o保證率85%綜合畝灌溉定額?。簝舳~7662m3/hm2,毛定額 12397. 5m3/hm2o根據(jù)長系列操作灌溉用水過程，采用連續(xù)30d平均的萬畝最大 灌溉流量作為灌區(qū)設(shè)計灌水率。參照附近類似灌溉工程，萬畝灌區(qū)設(shè)計灌水率取 0. 53m3/so灌區(qū)干、支渠設(shè)計灌溉引用流量以渠系的控灌面積為依據(jù)進行分析計 算。灌溉水綜合利用系數(shù)取0. 62,灌區(qū)渠首總引用流量為0. 90m3/s,其中左、 右干渠渠首設(shè)計灌溉引用流量分別為0. 30m3/s和0. 60

5、m3/so2. 2.1.2灌溉水源供水能力分析由于水庫對上游來水的調(diào)節(jié)作用，水源可供水量主要由工程有效庫容、水源 來水量及其時程分配等因素控制3。采用典型年方式分析塘澄水庫灌溉供水 能力。典型年選取時分別統(tǒng)計歷年來水量、歷年灌溉高峰期（79月）來水量。 經(jīng)排頻計算和綜合分析，確定設(shè)計典型年。在選擇典型年時，首先統(tǒng)計年平均流 量、灌溉高峰期來水系列，并進行頻率計算，然后根據(jù)兩種系列頻率計算成果綜 合選定p二85%保證率典型年。根據(jù)年平均流量頻率分析結(jié)果，85%保證率附近年 份有1966、1978、1991和2003年;根據(jù)灌溉高峰期（79月）平均流量頻率分析 結(jié)果，85%保證率附近年份有1967

6、、1964、2003和1971年。2003年的全年來水 量和灌溉高峰期來水量經(jīng)驗頻率均處于85%附近，因此選擇2003年為85%保證率 典型年。分析結(jié)果表明：塘澄壩址枯水設(shè)計保證率典型年（2003年）最小日均流量 1.03m3/s,發(fā)生于8月11日，壩址引水屬閘壩引水，水庫無調(diào)節(jié)能力，塘澄灌 區(qū)渠首設(shè)計灌溉引用流量0. 90m3/s,小于壩址最小日均流量。灌區(qū)擬定灌溉總 面積700hm2,其中左岸灌區(qū)233. 33hm2,右岸灌區(qū)466. 67hm2o灌溉水利用系數(shù) 取0. 62,多年平均灌溉凈定額6588m3/hm2,毛定額為10660. 5m3/hm2;灌區(qū)多年 平均灌溉需水量為7. 46

7、x 106m3,其中左岸灌區(qū)灌溉水量2.49x 106m3,右岸灌 區(qū)灌溉水量4. 97x 106m3o因此，壩址天然來水量可完全滿足灌區(qū)設(shè)計灌溉用水 需求。2. 2. 2抗旱應急供水供用水量分析塘澄水庫抗旱應急供水范圍為周邊農(nóng)村居民，供水總?cè)丝跒?650人，主要分 布于塘石、河坪等村莊，現(xiàn)狀用水水源以壓水井或河流水為主。根據(jù)江西省抗 旱規(guī)劃報告（2009年），嚴重干旱和特大干旱吋，抗旱期鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村人均用水 定額按40l/d考慮，抗旱期按90d計，則塘澄水庫需提供的抗旱應急水量為 3.474x104m3o塘澄水庫止常蓄水位下相應庫容為7. 37x 105m3,遠大于抗旱應 急所需水量，能完全滿

8、足抗旱應急所需水量4-5 o3水庫特征水位參數(shù)分析塘澄水庫是一座以灌溉為主的開敞式閘壩樞紐工程，屬河道型水庫，其特征 庫容均指特征水位下相應的河道庫容。各特征庫容均根據(jù)2005年12月航攝、2006 年10月調(diào)繪的1 ： 1萬地形圖及江四省水利規(guī)劃設(shè)計院2013年施測的河道縱、 橫斷面資料分析確定。3. 1正常蓄水位塘澄水庫開發(fā)任務以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧抗旱應急供水。由于抗旱應急供水 屬嚴重干旱年臨時應急措施，且所需水量較小，對河道內(nèi)水位無特殊要求。因此, 塘澄水庫特征水位主要根據(jù)農(nóng)業(yè)灌溉對水庫最小水深及水位的要求擬定。灌區(qū)設(shè) 計灌溉面積700hm2,由左、右干渠引水灌溉，其中左干渠灌溉面積23

9、3. 33hm2, 右干渠灌溉面積466. 67hm2o灌區(qū)左、右干渠渠首段渠底高程約147. 0m«另據(jù)灌 溉渠系水力分析計算，為滿足灌溉期最大引水流量要求，左、右干渠渠首處需維 持最大水深為1. 70m,由此可知渠首處為保障灌溉需維持的最高水位為14& 70mo 根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，正常運用期壩前水位148. 70m方案下，水流基本為歸槽狀態(tài)，兒 乎不會造成上游兩岸農(nóng)田和村莊等設(shè)施淹沒，移民征地補償費用較小。綜合分析, 塘澄水庫正常莆水位確定為14& 70m,相應庫容為7. 37x 105m3o3. 2防洪特征水位水庫設(shè)計和校核水位包括相應頻率洪水時壩上和壩下水位，壩上

10、設(shè)計洪 水位計算不考慮河道的調(diào)蓄作用，直接采用由相應頻率最大洪峰流量推求。水庫 的設(shè)計頻率最大下泄流量等于最大洪峰流量。3. 3水庫回水為確定耕地征用和農(nóng)村、城鎮(zhèn)居民遷移范圍，為水庫淹沒賠償提 供依據(jù)，須進行水庫回水計算。據(jù)sl290-2009水利水電工程建設(shè)征地移民安 置規(guī)劃設(shè)計規(guī)范有關(guān)規(guī)定6-7,塘澄水庫庫區(qū)按5%和20%2種洪水頻率， 計算其天然水面線和建庫后的回水水面線。3. 3. 1水庫回水計算基本資料及計算方法庫區(qū)干流河道范圍內(nèi)共采用14個河道橫斷面。河道糙率根據(jù)沿河地形、地貌、 河岸附著物、河床質(zhì)組成等條件，參考天然河道糙率表綜合分析確定為0. 035 0. 042o水面線計算采

11、用試算法求解恒定漸變流能量方程。由于塘澄水庫壩址以 上流域內(nèi)，水土流失綜合治理措施較好，河流泥沙含量較小8。因此，水庫 回水計算時忽略泥沙淤積對水庫回水的影響。3. 3. 2水庫回水計算成果工程建成后庫區(qū)各頻率水庫回水水面線采用各頻率設(shè)計洪峰流量與相應壩前 最高水位組合條件下的水面線。天然條件下的水面線計算起推水位由壩址水位流 量關(guān)系曲線查得9-10,即：p二5%時，設(shè)計流量1560m3/s,相應水位 151.29m;p=20%時，設(shè)計流量834m3/s,相應水位149.97m。建庫后水庫回水計算 起推水位由水庫泄流曲線查得，即:p二5%和p二20%相應壩前水位分別為151. 70和 150.

12、 22mo3. 4水庫運行方式塘澄水庫是一座以灌溉為主的開敞式閘壩樞紐工程。工程建成后，非洪水期 利用閘壩抬高水位，可有效改善兩岸灌溉引水條件;而在洪水期需確保工程自身 的防洪安全并盡量減少庫區(qū)內(nèi)的淹沒損失，則應盡可能不抬高壩址上游的洪水 位，基木保持天然狀況。因此，水庫運行方式的調(diào)度原則是:在確保工程自身和 壩址上游防洪堤安全前提下，應盡可能使壩前水位維持在較高水位，以滿足壩址 下游兩岸灌溉用水和抗旱應急供水需求。4結(jié)論以塘澄水庫工程開發(fā)任務、灌區(qū)農(nóng)作物耕作條件和歷史洪峰流量與最高水位 等客觀依據(jù)和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合gb50288-99灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范、 sl290-2009水利水電工程

13、建設(shè)征地移民安置規(guī)劃設(shè)計規(guī)范等規(guī)范要求，通過 參照類似灌溉工程和一些合理性假定，論證分析證明了水庫供水能力能夠滿足灌 區(qū)設(shè)計灌溉用水和抗旱應急供水需求。止常蓄水位確定為148. 70m,相應庫容為 7. 37x 105m3;水庫校核洪水位（p二2%）確定為152. 43m,相應庫容為3. 03x 106m3; 設(shè)計洪水位（p二5%）確定為151.70m,相應庫容為2.40x106m3o在水庫不同運行 工況特征的生產(chǎn)實踐屮，以保持天然狀況并在保證大壩安全基礎(chǔ)上盡可能保持壩 前高水位運行，科學合理調(diào)度，可以為下游灌溉和應急抗旱供水提供可靠水源保 障。參考文獻1 馬沖.福興水庫超標準洪水防御方案制定與應急管理j水利科技 與經(jīng)濟，2015(05):82-83.2 高原鬧得海水庫水源地供水安全問題與對策j水利規(guī)劃與設(shè)計, 2017(04):24-273 阿扎提古麗.扎克.灌區(qū)節(jié)水改造工程灌溉水利用系數(shù)的確定j 水 利技術(shù)監(jiān)督，2016, 24(03) :92-93.4 曾智.靈山縣新號鎮(zhèn)旱澇保收高標準農(nóng)田輸水渠道工程建設(shè)j廣 西水利水電.2015(04):92-955 蔣俊光.新民市節(jié)水灌溉項目設(shè)計淺析j水利規(guī)劃與設(shè)計， 2015(04):111-1146 任劍飛.水庫汛期分期及汛限水位動態(tài)控制研究j 浙江水利水電 學院學報，