佛山市博愛湖調(diào)水補(bǔ)水分析計(jì)算

廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院 廣州 510640

摘要：本文通過分析博愛湖及下游河涌水量平衡，說明博愛湖本身來水量可滿足用水需求，但因年內(nèi)降雨分配極不均勻，枯水期徑流量少，存在用水不足的問題，最后提出合理可行的調(diào)水補(bǔ)水工程措施及方案，對確定博愛湖工程補(bǔ)水規(guī)模有一定的參考和指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：調(diào)水補(bǔ)水；水量平衡；分析；計(jì)算

Analysis and calculation of Foshan Boai Lake water diversion project

SHAOJinzhuo

（Guangzhou Municipal Institute of Water Affairs Investigation and Design，Guangzhou 510640）

Abstract：By analyzing the party Boai Lake and creek downstream water balance，indicating Boai Lake water itself to meet the water needs，but very uneven distribution of rainfall during the year，the dry season runoff less，there is a water shortage problem，the final tune reasonable and feasible water for engineering measures and plans，determining pay scale engineering Boai Lake has some reference and guidance.

Key words：Diversion water；Water balance；Analysis；Calculation

一、工程概況

1博愛湖概況

擬建博愛湖位于佛山市南海區(qū)中部獅山鎮(zhèn)的核心區(qū)，湖面面積545畝，設(shè)計(jì)充分利用現(xiàn)有資源，通過將附近的水塘、低地連為一體形成湖面。博愛湖處于小山丘地帶，周邊高程大多在2～15m，集雨面積4.01km2，湖區(qū)正常蓄水位7.0m，正常容量119.1萬m3，出口設(shè)景觀溢流堰，溢流堰總長80m，堰頂高程7.5m，溢流口段寬5m，高程7.0m，防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)100年一遇。博愛湖將建設(shè)成為一個(gè)具有雨洪調(diào)蓄、生態(tài)、補(bǔ)水、景觀、休閑功能于一體的都市生態(tài)湖區(qū)，體現(xiàn)城市濱水魅力。

2周邊水系概況

博愛湖及其下游河涌屬于解放涌水系，解放涌干流長約11km，南北走向，南起北江大堤獅山水閘，北至獅山圍解放水閘。解放涌水系流域面積73.6km2，包括解放涌、三江口涌及其放射狀支涌，現(xiàn)狀干流河涌有6條，支涌12條。解放涌水系的外圍，西南面為北江，西北面為西南涌，內(nèi)河水系與外江相接處均有水閘控制。

博愛湖下游河涌為沙羅底涌和濠溪涌，兩河涌出口匯入解放涌。沙羅底涌和濠溪涌周邊約5km2用地規(guī)劃為高等級醫(yī)療服務(wù)、商業(yè)金融、商務(wù)辦公、居住區(qū)域等，對水環(huán)境及水景觀要求很高，博愛湖將為河涌進(jìn)行景觀補(bǔ)水。博愛湖及周邊水系見圖1所示。

圖1 博愛湖及周邊水系圖

二、水量平衡分析

1天然徑流量

（1）降水特征

據(jù)南海氣象站資料統(tǒng)計(jì)，南海區(qū)多年平均年降雨量1625mm，實(shí)測最大年降雨量2257mm（1961年）、最小年降雨量為1076mm（1991年），最大年降雨量與最小年降雨量之比為2.1，降水的年際變化較大。

表1 南海區(qū)多年平均降水量年內(nèi)分配

月份123456789101112

占比/%2.74.24.910.214.716.513.813.611.54.22.31.6

合計(jì)/%11.841.338.88.1

本區(qū)域降水有明顯的季節(jié)變化，降雨主要集中在4～9月的汛期，各月雨量在170mm 以上，其降雨量占全年的80.1%，枯水期僅占19.9%。前汛期（4～6月）占年降水總量的41.3%，后汛期（7～9月）占38.8%。南海區(qū)多年平均降水量年內(nèi)分配情況見表1。

（2）天然徑流量

根據(jù)廣東省水文圖集，博愛湖工程位置多年平均降雨量1650mm，多年平均徑流深約800mm。博愛調(diào)蓄湖來水面積為4.01km2，計(jì)算多年平均徑流量為320.8萬m3，年平均流量為0.10m3/s。徑流的年內(nèi)變化與流域降雨的時(shí)空變化基本一致，地區(qū)汛期降雨量約占全年降雨量的80%以上，非汛期不到20%，汛期平均徑流量為256.6萬m3，非汛期平均徑流量僅為64.2萬m3。博愛湖湖區(qū)多年平均徑流計(jì)算見表2。

表2 博愛湖湖區(qū)多年平均徑流

項(xiàng)目數(shù)值單位

多年平均徑流量320.8萬m3

多年平均徑流流量0.10m3/s

汛期平均徑流量256.6萬m3

平均徑流流量0.16m3/s

非汛期平均徑流量64.2萬m3

平均徑流流量0.04m3/s

2需水量

本工程需水量計(jì)算主要包括下游河涌生態(tài)環(huán)境需水量及博愛湖自身的蒸發(fā)滲漏量。

（1）河涌生態(tài)環(huán)境需水

河涌生態(tài)環(huán)境需水指維持河流生態(tài)系統(tǒng)一定形態(tài)和一定功能所需要保留的水（流）量，一般采用Tennant法計(jì)算。根據(jù)Tennant法，維持河道一定功能需水量計(jì)算式如下：

式中：（m3）為多年平均條件下維持河道一定功能的需水量，（天）為第i月天數(shù)，（m3/s）為i月多年平均流量，為第i月生態(tài)環(huán)境需水百分比。

利用Tennant法將全年分為兩個(gè)計(jì)算時(shí)段，枯水期通常選取多年平均流量的20%作為河道生態(tài)環(huán)境需水量，汛期選取多年平均流量的40%作為河道生態(tài)環(huán)境需水量。按照區(qū)域規(guī)劃要求，補(bǔ)充河涌生態(tài)水量的河涌主要有沙羅底涌和濠溪涌，非汛期河涌生態(tài)環(huán)境需水量合計(jì)為0.023m3/s，見表3。

表3 河涌生態(tài)環(huán)境需水量計(jì)算

河涌集雨面積

（km2）多年平均徑流量

（萬m2）多年平均流量

（m3/s）生態(tài)需水量（m3/s）

汛期非汛期

沙羅底涌2.34187.20.0590.0240.012

濠溪涌2.12169.60.0540.0220.011

合計(jì)4.46356.80.1130.0450.023

（2）博愛湖蒸發(fā)滲漏

博愛調(diào)蓄湖的正常蓄水水面面積為0.363km2（約545畝），按年平均水面蒸發(fā)量1250mm計(jì)算，全年平均蒸發(fā)量為45.4萬m3，年平均蒸發(fā)損失流量為0.014m3/s。湖體滲漏損失總水量按每旬損失蓄水量的1%考慮，滲漏損失按流量形式計(jì)為0.014m3/s，故蒸發(fā)滲漏總水量為0.028 m3/s。博愛湖蒸發(fā)滲漏量計(jì)算見表4。

表4 博愛湖蒸發(fā)滲漏量計(jì)算

項(xiàng)目數(shù)值單位

蒸發(fā)年蒸發(fā)水量45.4萬m3

以流量形式計(jì)0.014m3/s

滲漏正常蓄水量119.1萬m3

每旬滲漏水量1.19萬m3

以流量形式計(jì)0.014m3/s

損失總計(jì)以流量形式計(jì)0.028m3/s

3水量平衡分析

對比以上博愛湖徑流來水及需水量計(jì)算成果，從全年來水總量考慮，博愛調(diào)蓄湖本身的天然來水量可以滿足用水需求及水量損失，但是因年內(nèi)來水量的分配極不均勻，汛期的來水量占全年的八成之多，枯水期的來水偏少，而且調(diào)蓄湖的蓄水容積有限，降雨后短時(shí)間內(nèi)流失大部分水量，因而難以對下游河涌進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)水，調(diào)蓄湖面臨季節(jié)性缺水的局面，必須采取有效措施來解決枯水期水量不足的問題，主要措施是通過建設(shè)提水泵站對湖區(qū)進(jìn)行補(bǔ)水。

三、調(diào)水補(bǔ)水工程措施

1補(bǔ)水水源

博愛湖工程西南面為北江，距離北江僅幾公里，工程附近解放涌的北江出口位置建有獅山引水水閘和泵站，對本工程有十分有利的引水條件。

北江是整個(gè)獅山鎮(zhèn)水源地，有較優(yōu)質(zhì)的水源，汛期引水利用北江水位高于內(nèi)涌水位時(shí)開閘自流引水，枯水期自流引水不足或者北江水位低于內(nèi)涌水位時(shí)開動(dòng)水泵抽水，經(jīng)獅山水閘、獅山引水泵站引水直接進(jìn)入解放涌，可慮新建引水泵站從解放涌調(diào)水入博愛湖作為其補(bǔ)水水源。

2補(bǔ)水線路

圖2 補(bǔ)水線路方案比選

根據(jù)補(bǔ)水水源及博愛調(diào)蓄湖周邊區(qū)域現(xiàn)狀，擬定博愛湖補(bǔ)水線路兩個(gè)方案。方案一：沿附近小小路鋪設(shè)壓力管至博愛調(diào)蓄湖；方案二：沿解放涌和濠溪涌河岸鋪設(shè)壓力管至博愛調(diào)蓄湖。方案二線路較短，投資上會較方案一節(jié)省，但線路彎曲，今后可能形成施工干擾或用地沖突，且在以后的管理維護(hù)方面增加困難；方案一線路順直，管道兩側(cè)施工條件好，干擾相對較少，實(shí)施具有可操作性，對管道的管理維護(hù)方便，且水體直接補(bǔ)至上游湖區(qū)，有利于形成水循環(huán)，推薦采用方案一。補(bǔ)水線路方案比選分析見圖2。

3泵站規(guī)模及補(bǔ)水方案

對河涌補(bǔ)水主要集中于非汛期，補(bǔ)水泵站規(guī)模的確定滿足河涌生態(tài)需水0.023 m3/s及蒸發(fā)滲漏0.028 m3/s之和0.051 m3/s可滿足要求，但考慮補(bǔ)水管道規(guī)模與對應(yīng)成本和效益的因素，且利于泵站的補(bǔ)水調(diào)度管理，適當(dāng)增加泵站設(shè)計(jì)流量及裝機(jī)容量。綜合分析確定泵站設(shè)計(jì)流量0.25m3/s，補(bǔ)水管徑600mm，補(bǔ)水周期約5d一次，補(bǔ)水利用湖體容量2.16萬m3，補(bǔ)水泵站規(guī)模及補(bǔ)水方案見表5。

表5 補(bǔ)水泵站規(guī)模及補(bǔ)水方案

項(xiàng)目數(shù)值單位備注

設(shè)計(jì)補(bǔ)水流量0.25m3/s備用0.25 m3/s

每次補(bǔ)水時(shí)長24h

每次補(bǔ)水水量2.16萬m3

湖面水位最大變幅0.06m利用了博愛湖容積

對景觀影響很小

補(bǔ)水周期5d/次約5d補(bǔ)水一次

河涌生態(tài)需水生態(tài)補(bǔ)水流量0.023m3/s滿足生態(tài)用水需求

每天水量0.20萬m3

蒸發(fā)滲漏流量0.028m3/s補(bǔ)充蒸發(fā)滲漏

每天水量0.24萬m3

四、結(jié)語

通過新建補(bǔ)水泵站為博愛湖進(jìn)行補(bǔ)水，使供水用達(dá)到水量平衡，一方面維持了博愛湖的景觀水位，形成水循環(huán)改善湖區(qū)水質(zhì)，滿足湖區(qū)用水的景觀要求，另一方面湖區(qū)出水用作下游的河涌生態(tài)用水，為該區(qū)域的規(guī)劃建設(shè)提供了優(yōu)越的服務(wù)環(huán)境，大力提升城市的整體水平和形象。

致謝：本文在撰寫過程中參考了佛山市水利水電建筑設(shè)計(jì)有限公司編寫的《佛山市南海區(qū)獅山鎮(zhèn)解放涌水系規(guī)劃》（2009）以及有關(guān)城市規(guī)劃資料，謹(jǐn)此致謝！

作者簡介：

邵錦焯（1985.10—），男，碩士，工程師，從事水利規(guī)劃、水利數(shù)學(xué)模型方面工作。