水庫水資源開發利用與特征水位分析范文

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摘要:針對長岡鄉發生嚴重干旱時，如何改善壩址下游農田灌溉條件和解決9650人鄉鎮居民飲水問題。結合水庫開發建設任務和灌區農作物耕作現狀，對區內水資源供水能力和特征水位進行了論證。分析結果表明: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。按照正常蓄水位148.70m，設計洪水位151.70m調度運行，工程經濟性較高、防洪運用安全。

關鍵詞: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瀲江鎮揚澄村，距興國縣城約6.0km，水庫正常蓄水位為148.70m，水庫總庫容為303×104m3，是平江支流氵歲水上的一座小(I)型水利工程。工程設計灌溉面積為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4.64‰。

2水資源合理開發利用論證

2.1工程開發任務

根據《江西省抗旱規劃實施方案(2013～2017)報告》，塘澄水庫是興國縣推薦建設的抗旱應急水源工程，供水范圍包括瀲江鎮和長岡鄉，可改善壩址下游兩岸700hm2農田灌溉用水條件，同時作為抗旱應急水源，可保障長岡鄉9650人鄉鎮居民生活用水。經綜合分析，確定塘澄水庫開發以農業灌溉為主，兼顧抗旱應急供水。

2.2水資源供需平衡分析

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

塘澄水庫灌區地處水庫壩址下游兩岸，設計灌溉面積700hm2，由左、右干渠引水灌溉，其中左干渠灌溉面積233.33hm2，右干渠灌溉面積466.67hm2。灌區屬水資源較豐富區。根據GB50288-99《灌溉與排水工程設計規范》［1-2］，確定灌溉保證率為85%，設計水平年為2020年。渠系水利用系數取0.65，田間水利用系數取0.95，灌溉水綜合利用率為0.62。綜合畝灌溉定額是根據歷年水稻和各類旱作物的灌溉用水分配過程及灌區設計水平年的作物組成系數分析確定。經分析得:渠系水利用系數綜合值為0.65，灌溉水利用系數為0.62。參照附近類似灌溉工程，灌區綜合畝灌溉定額多年平均值取:凈定額6588m3/hm2，毛定額10660.5m3/hm2。保證率85%綜合畝灌溉定額取:凈定額7662m3/hm2，毛定額12397.5m3/hm2。根據長系列操作灌溉用水過程，采用連續30d平均的萬畝最大灌溉流量作為灌區設計灌水率。參照附近類似灌溉工程，萬畝灌區設計灌水率取0.53m3/s。灌區干、支渠設計灌溉引用流量以渠系的控灌面積為依據進行分析計算。灌溉水綜合利用系數取0.62，灌區渠首總引用流量為0.90m3/s，其中左、右干渠渠首設計灌溉引用流量分別為0.30m3/s和0.60m3/s。

2.2.1.2灌溉水源供水能力分析

由于水庫對上游來水的調節作用，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計歷年來水量、歷年灌溉高峰期(7～9月)來水量。經排頻計算和綜合分析，確定設計典型年。在選擇典型年時，首先統計年平均流量、灌溉高峰期來水系列，并進行頻率計算，然后根據兩種系列頻率計算成果綜合選定P=85%保證率典型年。根據年平均流量頻率分析結果，85%保證率附近年份有1966、1978、1991和2003年;根據灌溉高峰期(7～9月)平均流量頻率分析結果，85%保證率附近年份有1967、1964、2003和1971年。2003年的全年來水量和灌溉高峰期來水量經驗頻率均處于85%附近，因此選擇2003年為85%保證率典型年。分析結果表明:塘澄壩址枯水設計保證率典型年(2003年)最小日均流量1.03m3/s，發生于8月11日，壩址引水屬閘壩引水，水庫無調節能力，塘澄灌區渠首設計灌溉引用流量0.90m3/s，小于壩址最小日均流量。灌區擬定灌溉總面積700hm2，其中左岸灌區233.33hm2，右岸灌區466.67hm2。灌溉水利用系數取0.62，多年平均灌溉凈定額6588m3/hm2，毛定額為10660.5m3/hm2;灌區多年平均灌溉需水量為7.46×106m3，其中左岸灌區灌溉水量2.49×106m3，右岸灌區灌溉水量4.97×106m3。因此，壩址天然來水量可完全滿足灌區設計灌溉用水需求。

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村居民，供水總人口為9650人，主要分布于塘石、河坪等村莊，現狀用水水源以壓水井或河流水為主。根據《江西省抗旱規劃報告》(2009年)，嚴重干旱和特大干旱時，抗旱期鄉鎮和農村人均用水定額按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3.474×104m3。塘澄水庫正常蓄水位下相應庫容為7.37×105m3，遠大于抗旱應急所需水量，能完全滿足抗旱應急所需水量［4-5］。

3水庫特征水位參數分析

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2005年12月航攝、2006年10月調繪的1∶1萬地形圖及江西省水利規劃設計院2013年施測的河道縱、橫斷面資料分析確定。

3.1正常蓄水位

塘澄水庫開發任務以農業灌溉為主，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，對河道內水位無特殊要求。因此，塘澄水庫特征水位主要根據農業灌溉對水庫最小水深及水位的要求擬定。灌區設計灌溉面積700hm2，由左、右干渠引水灌溉，其中左干渠灌溉面積233.33hm2，右干渠灌溉面積466.67hm2。灌區左、右干渠渠首段渠底高程約147.0m。另據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148.70m。根據調查統計，正常運用期壩前水位148.70m方案下，水流基本為歸槽狀態，幾乎不會造成上游兩岸農田和村莊等設施淹沒，移民征地補償費用較小。綜合分析，塘澄水庫正常蓄水位確定為148.70m，相應庫容為7.37×105m3。

3.2防洪特征

水位水庫設計和校核水位包括相應頻率洪水時壩上和壩下水位，壩上設計洪水位計算不考慮河道的調蓄作用，直接采用由相應頻率最大洪峰流量推求。水庫的設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村、城鎮居民遷移范圍，為水庫淹沒賠償提供依據，須進行水庫回水計算。據SL290-2009《水利水電工程建設征地移民安置規劃設計規范》有關規定［6-7］，塘澄水庫庫區按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

庫區干流河道范圍內共采用14個河道橫斷面。河道糙率根據沿河地形、地貌、河岸附著物、河床質組成等條件，參考天然河道糙率表綜合分析確定為0.035～0.042。水面線計算采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，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

工程建成后庫區各頻率水庫回水水面線采用各頻率設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系曲線查得［9-10］，即:P=5%時，設計流量1560m3/s，相應水位151.29m;P=20%時，設計流量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=5%和P=20%相應壩前水位分別為151.70和150.22m。

3.4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內的淹沒損失，則應盡可能不抬高壩址上游的洪水位，基本保持天然狀況。因此，水庫運行方式的調度原則是: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結論

以塘澄水庫工程開發任務、灌區農作物耕作條件和歷史洪峰流量與最高水位等客觀依據和數據為基礎，結合GB50288-99《灌溉與排水工程設計規范》、SL290-2009《水利水電工程建設征地移民安置規劃設計規范》等規范要求，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設計灌溉用水和抗旱應急供水需求。正常蓄水位確定為148.70m，相應庫容為7.37×105m3;水庫校核洪水位(P=2%)確定為152.43m，相應庫容為3.03×106m3;設計洪水位(P=5%)確定為151.70m，相應庫容為2.40×106m3。在水庫不同運行工況特征的生產實踐中，以保持天然狀況并在保證大壩安全基礎上盡可能保持壩前高水位運行，科學合理調度，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

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作者：萬玲1；鄒娟茹2 單位：1.江西省水利廳工程建設稽察事務中心，2.四川大學水電學院