黄山市B水库特征水位选取探讨.pdf

第11期2023年11月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)11-0 0 53-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.11November,2023黄山市B水库特征水位选取探讨戎文杰，干家欣，李铁（淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏淮安2 2 30 0 1）【摘要以安徽省黄山市祁门县平溪河上的B水库为例，在分析其承担的主要功能任务的基础上，对水库特征水位的确定过程展开探讨。经过计算与分析,B水库死水位为145.0 0 m，相应库容为3.8 7 万m，取水口进口高程为150.0 0 m，相应库容为15.8 9 万m，正常蓄水位为17 0.50 m，相应库容为2 53.37 万m。分析结果表明，水量需求分析是确定正常水位的主要任务，调洪演算确定的设计与校核洪水位则是保证水库建筑物安全运行的主要依据。【关键词水库；特征水位；正常蓄水位；调洪演算；黄山市中图分类号TV212文献标识码B供水保证率不小于9 5%，近期受益人口约6.0 万人，远期1引言（2 0 30 年）受益人口约10.0 万人。坝型为混凝土重力坝，水水库特征水位，是体现水库枢纽利用水资源具体要求的库总库容2 8 0.40 万m，上下游最大水头差30.7 0 m。水库距指标，也是确定水库建筑物安全运行程度、运行效益等的主自然水厂管道人口约8 km，之间存在约30 m水头差。根据国要依据-3。黄山市B水库是一座以供水为主要功能任务的家防洪标准（GB50201-2014）所规定的分等、分级指水库，是祁门县县城供水应急备用水源，其特征水位的确定标,B水库属小（1）型水库，工程等别为IV等，主要建筑物为不仅决定了区域内百姓的用水安全，而且对下游河道防洪也4级，次要建筑物等级为5级，设计洪水重现期为30 年一遇，发挥着重要作用。校核洪水重现期为2 0 0 年一遇。2工程概况3基础参数计算B水库枢纽工程处于安徽省黄山市祁门县祁山镇沙溪村3.17水库库容特性曲线境内，坝址位于大洪水支流平溪河支溪上，水库控制流域面B水库水位相应的面积与库容用1:10 0 0 地形图量算，水积2.55km，主流长2.8 3km，是一座以供水为主的水库。设计库水位面积库容曲线表见表1。表1B水库水位 面积库容曲线表水位/m141面积/万m0.71库容/万m8.593.2水库下泄流量曲线溢洪道采用开式结构，堰型为实用堰。堰面采用WES幂曲线，幂曲线公式：(1)式中：x、y 为以堰顶为原点的坐标,m；H a 为堰面曲线定型设计水头,m。溢洪道下泄能力按照溢洪道设计规范（SL253-2018）实用堰公式计算，公式如下：Q=cme0,B/2gH,2式中：Q为流量，m/s；c 为上游堰面影响坡度修正系数，取0.988；m为流量系数，取0.50 1；8 为侧收缩系数，取0.9 52；1453.5742.941507.1585.8915510.72128.83(2)16014.30171.78,为淹没系数，取1.0；B为实用堰总净宽,10 m；H o 为计人行近流速的堰上总水头，m。根据计算，水库水位流量关系曲线见图1。174.00173.50173.00S172.50172.00171.50171.00170.50%图1水库下泄流量曲线图16517.87214.7216618.58223.312040流量/m16820.01240.496017021.44257.668010017222.87283.05收稿日期2 0 2 2-12-2 9【作者简介戎文杰（19 9 6-），男，江苏常州人，助理工程师，主要从事水工结构设计工作。53第11期2023年11月3.3设计洪水过程线B水库汇水面积较小，源短流急，因此设计暴雨根据短历时暴雨进行计算。由于坝址处无实测资料，根据联枫站实测最大1h、2 4h 降雨资料绘制P-频率曲线，得到30 年与200年一遇最大1h和最大2 4h设计暴雨（点面折算系数取1),具体结果见表2。表2 最大1h和最大2 4h设计暴雨计算表时段24 h均值/mm44.8C0.38CJC3.5030年一遇83.4点雨量/mm200年一遇30年一遇面雨量/mm200年一遇根据安徽省暴雨参数等值线图，并采用瞬时单位线法进行洪水过程计算。工程位置属皖南山丘区,30 年一遇2 4h面净雨量扣损7 0 mm200年一遇2 4h面净雨量扣损50 mm。根据流域特征值F=2.55km,J=20.36,单位线参数mi=nk,查“皖南地区k值查算表”得到不同设计频率的单位线参数，结果见表3。表3单位线参数计算表重现期/年n计算值n修正采用值k计算值k修正采用值300.622000.61经查表计算，得到不同频率洪水设计入库流量过程，根据流域特征，洪峰修正系数取0.9 1,结果见图2。605040302010图2 30 年一遇与2 0 0 年一遇洪水入库流量过程线图4特征水位选取4.1死水位选取水库死水位确定与输沙量密切相关，由于工程所在地无泥沙实测资料，淤沙量设计参照长江流域规划办公室水文处（现称“长江水利委员会”）编写的水利工程实用水文水利计算（19 8 0 年）中推荐公式计算，即采用多年平均库容淤损率，来确定水库淤积量，其计算公式如下：(3)GF(4)=-TV式中：WT为水库蓄水T年的总淤积量,m；V 为水库的总库容，m；T 为水库的蓄水年数，按50 年和2 0 年计算；，为水库多年平均淤损率；G为流域年平均侵蚀模数,t/km取200t/km；r 为淤沙容重，1.3t/m；F为水库控制面积，km。54陕西水利Shaanxi WaterResources经计算，水库50 年泥沙淤积总量约为1.9 7 万m,20年泥沙淤积总量约为0.7 9 万m。水库死库容须不小于泥沙淤积总量，考虑到泥沙淤积总量作为公式计算值，其结果与实测数据相比具有一定的局限性，故在确定死库容时宜考虑一定的扩大系数，以保证水库的正常运行。此外，对于同一正常蓄水位，当水库死水位逐渐抬高时，死库容随之增大，兴利库容有所减少，B水库为应急备用水源，保持一定的兴利库容是十分必要的，故死水位不宜太高。因此综合考虑，最终确定水1h库死水位（放空涵洞底孔底高程）145.0 0 m，死库容3.8 7 万。139.7为保证紧急状况下B水库能够稳定供水，供水口高程确0.43定首先应满足高于死水位的要求，其次为了提高饮用水量，3.50进水口宜取低，故综合考虑饮水量和饮用水水质等因素，最278.2终确定供水取水口底高程150.0 0 m，相应库容15.8 9 万m。109.0374.683.4278.2109.0374.60.620.350.620.2830年一遇200年一遇510WT=,:VTNo.11November,20234.2正常蓄水位选取B水库建成后供水方式为：现有水源地一旦发生紧急情况，切断现有水源供水方式，改采用B水库作为水源供水。据祁门县县城给水工程专业规划（2 0 14 2 0 30），祁门自来水厂近期日均供水量1.5万m，最大日供水量2 万m，远期（2 0 30 年）最大日供水量3万m。应急备用水源供水启动分以下2 种情况：（1)现有闻江供水水源发生紧急事件，启动应急备用水源供水周期按30 天考虑；（2）干旱年份启动应急备用水源供水周期按7 5天考虑。为保证B水库在任何情况下都能满足供水条件，设计应急供水调节周期按最不利情况考虑，即应急供水周期按7 5天计。因此，紧急状态时近期0.30需水量150 万m，远期需水量2 2 5万m。0.25正常蓄水位选取主要与所需库容大小有关，所需库容根据水库所承担的兴利任务确定。B水库的开发目标及主要任务是应急供水，其兴利库容主要由应急供水任务确定。供水取水口底高程为150.0 0 m，相应库容15.8 9 万m。因此，B水库作为应急备用水源，为保证近期应急供水可供水量不少于150万m，远期应急供水可供水量不少于2 2 5万m，近期水库正常蓄水位相应库容不宜小于16 5.8 9 万m（相应水位不应低于16 5.8 8 m），远期正常蓄水位相应库容不宜小于2 40.8 9 万m（相应水位不应低于16 9.9 2 m）。从长远考虑，随着社会发展，1520时段2530为满足生产生活用水需求量不断加大的要求，正常蓄水位在条件允许的情况下宜取大，同时结合坝址处地形、地质等实际状况，水库正常蓄水位取17 0.50 m。4.3调洪演算B水库主要功能为保证供水安全，其防洪功能为次要功能，故该工程未设置汛期限制水位，其开式溢流堰顶高程即为正常蓄水位。当蓄水超过正常蓄水位时，上游来水通过溢流堰自由下泄，同时通过水库滞洪库容削减洪峰流量，直至来水流量等于下泄流量，水库水位将达到最大值，之后经过溢洪道泄洪，库水位将逐渐回落至正常蓄水位。这一洪水过程对水库水位产生的影响通常采用调洪演算进行分析。水库调洪演算的基本原理是水量平衡，即水库的人库流量过程线与经过水库调蓄后的出库流量过程线之间的关系，可用水量平衡方程式来表示，即：Qi+Q29i+q2t-2At=V2-Vi2（下转第58 页）第11期2023 年11 月率，使灌区增产、增收，提高农民的农业收入。4结语通过对采兔沟水库工程资料和基本资料的分析，确定了该水库的多年平均渗流量、水库规模及运行方式。通过可行性研究阶段四种不同水文径流系列的对比，进行了方案比较确定，最终推荐采兔沟水库正常蓄水位为10 8 2 m。结合瑶镇水库至采兔沟水库坝址区间地质资料和工程实际情况，死水位选定为10 6 6.0 5m。最后，通过对瑶镇水库与采免沟水库水资源联合调节对下游用水的影响分析和联合调节对下游灌溉供水利用方式的合理性分析，表明经过水库调节以后，采兔陕西水利ShaanxiWater Resources沟水库下游河道日最小流量均大于等于0.35m/s，满足生态用水的要求，同时提高了用水量和灌溉保证率。1任培清，郭俊平.高压挤密灌注桩技术在采兔沟水库泄洪洞加固工程中的应用J.陕西水利,2 0 16（0 5）：17 8-18 0.2付雯琪，安占刚.无资料地区受上游水库调蓄影响的设计洪水分析研究J.陕西水利,2 0 2 1（12）:59-6 1.3王倩雯.神木市水资源优化配置与承载力分析D.西北大学,2 0 19.No.11November,2023参考文献（上接第52 页）平（8 1m）的1.6 倍，是珠江区平均水平（7 3m）的1.7 倍，与国内先进用水水平差距更大。由于经济发展相对落后，工业节水水平不高，万元工业增加值用水量为51m，高于珠江区平均水平（43m）。与国际先进水平相比，万元工业增加值用水量是美国、日本等发达国家用水水平的5 10 倍2 。北江位于南方多雨区域，灌溉用水历来较为粗放，农业节水意识不高，节水水平较差。耕地亩均灌溉用水量7 0 0 m，约为全国平均水平的1.8 倍。目前，北江流域仍需加强法律法规建设，健全水资源管理体系，优化水资源配置，做到统一规划、统一协调、统一管理。4结论1）“十三五”期间北江流域供水量和用水结构保持稳定，整体呈逐年下降趋势。2）“十三五”期间北江流域耗水率达46%，与韩江耗水率相当，略低于西江流域。2 0 17 年北江流域降水减少，水资源总量降低，开发利用率、水资源耗水率达到“十三五”期间最高水平。3）北江流域万元工业值用水量是发达国家水平的5 10倍，水资源配置尚不完善，水资源管理、节水水平、节水意识驱需提高。1徐靖.广东省水资源开发利用潜力分析评价D.河海大学，2 0 0 7.2钱燕.珠江水资源利用及发展D.河海大学,2 0 0 5.3林旭钿，王钊，徐靖.广东省水资源问题与对策探讨J.广东水利水电,2 0 0 5（0 4）:51-53+56.参考文献（上接第54页）式中：Q1、Q 2 为时段初、末的入库流量,m/s；9 1、9 2 为时段初、末的出库流量,m/s；V i、V,为时段初、末的水库蓄水量，万m；t 为计算时段,1h。经过计算，水库洪水调节成果见图3。6040530201000图330 年一遇与2 0 0 年一遇调洪演算成果根据调洪演算结果可以看出,B水库设计洪水位为17 1.3m,最大下泄流量16.0 m/s；校核洪水位为17 1.7 m，最大下泄流量2 7.6 m/s。水库设计坝顶高程17 2.3m，高于校核洪水位，当流域发生校核洪水时，水库安全。58.5结语综上所述,B水库特征水位的选择涉及到泥沙淤积分析、供水量计算与调洪演算等。由于B水库的主要功能任务为供水，在确定特征水位过程中应重点分析正常蓄水位，以保证+30年一遇人库洪水水库在紧急情况下能够提供足够的安全用水，其次通过调洪-200年一遇人库洪水+30年一遇下泄流量+200年一遇下泄流量510演算合理确定水库的设计与校核洪水位，为流域防洪调度、洪水预警提供重要依据，并为洪水量级以及水库防洪能力评价提供重要参考。1520时段小2530参考文献1孙立颖.汾阳市H水库特征水位优选探讨J.河南水利与南水北调,2 0 2 2,51(0 8):10 1-10 2.2】邹吉余.某水库特征水位分析及洪水调节研究 .黑龙江水利科技,2 0 2 1,49(0 1):2 3-2 5+2 11.3覃新闻.阿尔塔什水库特征水位优选及效益分析论证研究D.西安理工大学,2 0 0 7.