坪底供水工程供水規(guī)模調(diào)整設(shè)計(jì)

張 敏

坪底供水工程供水規(guī)模調(diào)整設(shè)計(jì)

張 敏

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，太原030024）

隨著石樓縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展供水任務(wù)增加，坪底供水工程原設(shè)計(jì)供水規(guī)模難以滿足工業(yè)和生活用水需求，因此，需對(duì)該供水工程規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)計(jì)算，該工程年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s；工程總庫(kù)容744萬m3，調(diào)蓄池容積120萬m3。

供水規(guī)模；調(diào)整；供水保證率

1 工程概況

坪底供水工程地處山西省呂梁市石樓縣境內(nèi)，屈產(chǎn)河中游坪底河段，壩址距裴溝鄉(xiāng)政府4.5km，距石樓縣城22km，距屈產(chǎn)河入黃口25km，控制流域面積978km2，是一座以生活、工業(yè)供水為主，兼顧防洪的?。?）型水利樞紐工程。

壩址上游3km內(nèi)分別有支流暖泉河、龍交河匯入屈產(chǎn)河。

坪底供水工程的主要建筑物由取水樞紐大壩、泵站、供水管道、調(diào)蓄水池等組成。取水樞紐壩體采用混凝土重力壩，壩軸線長(zhǎng)134.1m，建筑物主要由底孔壩段、溢流壩段及左、右岸擋水壩段等組成。在暖泉溝與屈產(chǎn)河交匯處高地增設(shè)儲(chǔ)水池。供水戶為石樓縣工業(yè)園區(qū)。坪底供水工程原設(shè)計(jì)水庫(kù)總庫(kù)容432萬m3，供水量500萬m3。隨著石樓縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和供水任務(wù)的增加，原設(shè)計(jì)供水規(guī)模難以滿足工業(yè)和生活用水需求，因此，有必要對(duì)該供水工程規(guī)模進(jìn)行調(diào)整。

本次設(shè)計(jì)計(jì)算，該工程年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s。供水工程總庫(kù)容744萬m3，興利庫(kù)容233萬m3。壩頂高程839.5m，最大壩高37.5m，校核洪水位839.35m，正常蓄水位832.5m，調(diào)蓄池容積120萬m3。

2 調(diào)度運(yùn)行方式

1970~2010年多年平均懸移質(zhì)輸沙量661萬t，侵蝕模數(shù)最高達(dá)1.17萬t/km2。水土流失十分嚴(yán)重。

屈產(chǎn)河流域泥沙主要集中在汛期，其中7~8月份來沙量占全年86%以上。屈產(chǎn)河河道縱坡較大，水流挾沙能力強(qiáng)，汛期一發(fā)生洪水，就挾帶大量泥沙，而且往往是小水帶大沙。為了保證水庫(kù)的有效庫(kù)容，增加排沙和減少淤積，水庫(kù)運(yùn)行考慮汛期和非汛期，汛期為6~9月，主汛期為7，8月份，非汛期為當(dāng)年的10月到來年的5月；水庫(kù)非汛期按正常水位運(yùn)行，主汛期7，8月份空庫(kù)運(yùn)行；非主汛期6，9月份降到汛限水位運(yùn)行。

3 入庫(kù)徑流

3.1 天然徑流

坪底供水工程下游設(shè)有裴溝水文站，裴溝水文站于1962年6月設(shè)立，控制流域面積1023km2。坪底供水工程位于裴溝水文站上游8km處，控制流域面積978km2，占裴溝站控制流域面積95.6%，入庫(kù)天然徑流采用裴溝水文站的天然年徑流按面積比的方法折算。

裴溝水文站多年平均實(shí)測(cè)年徑流2836萬m3，多年平均天然年徑流2980萬m3，95%年份天然徑流量1234萬m3；推算出坪底供水工程多年平均天然徑流量2849萬m3，95%年份天然徑流量1180萬m3。

3.2 多年平均入庫(kù)徑流

入庫(kù)徑流為坪底供水工程天然徑流扣除壩址上游0.02萬hm2農(nóng)田的灌溉用水后得出，經(jīng)計(jì)算，多年平均入庫(kù)徑流量2679萬m3。入庫(kù)徑流如表1。

表1 坪底供水工程設(shè)計(jì)入庫(kù)徑流成果單位：萬m3

3.3 典型入庫(kù)徑流

典型年選擇時(shí)，考慮年均徑流量和含沙量因素，選擇徑流量較小和含沙量較大的1991，1994，2006年作為典型年，徑流采用水文年，計(jì)算周期為當(dāng)年的5月到次年的4月。

在3個(gè)典型年中，1994年的年徑流量和年輸沙量最大，1991年次之，2006年最小；當(dāng)含沙量大時(shí)，供水工程不引水，扣除不引水天數(shù)，1991年為引水量最小的一年，由于供水保證率為95%，在設(shè)計(jì)系列中允許破壞1年，因此選擇最不利的1991年作為設(shè)計(jì)典型年。

4 水庫(kù)特征水位選擇

4.1 死水位死水位根據(jù)壩前泥沙淤積高程確定，壩前淤積高程822.5m，考慮到工程布置和取水深度要求，初步確定死水位825.0m。

4.2 正常蓄水位

影響坪底供水工程取水樞紐正常蓄水位的因素主要是淹沒。淹沒馬村橋?qū)⒂绊懸泼裥麓寰用竦纳詈蜕a(chǎn)。因此，正常水位選擇的上限為不淹沒馬村橋。根據(jù)馬村橋和移民新村的位置和高程等因素，正常蓄水位上限確定為834.5m。

影響正常蓄水位選擇的另一因素是供水。盡可能選擇較高的正常蓄水位來增加供水工程的供水量。

根據(jù)以上影響因素，初步確定828.5，830.5，832.5，834.5m作為正常蓄水位進(jìn)行方案比較，以可供水量作為主要指標(biāo)進(jìn)行正常蓄水位的選擇。

不同正常蓄水位方案結(jié)果如表2。

表2 不同正常蓄水位徑流調(diào)節(jié)結(jié)果

表2結(jié)果看，當(dāng)隨著正常蓄水位抬高，供水量隨之增加；當(dāng)正常蓄水位828.5m時(shí)，當(dāng)正常蓄水位為828.5m時(shí)，坪底供水工程的供水量在原設(shè)計(jì)500萬m3的基礎(chǔ)上沒有增加，因此正常蓄水位不應(yīng)低于828.5m。當(dāng)正常蓄水位由828.5m抬高到830.5m時(shí)，除滿足原設(shè)計(jì)任務(wù)外，還可增加供水量30萬m3，由830.5m抬高到832.5m時(shí)，供水量增加170萬m3，由832.5m抬高到834.5m時(shí)，供水量增加130萬m3，增加的供水量減少，從增加的供水量來看，選擇832.5m作為水庫(kù)的正常蓄水位。

4.3 汛限水位

影響汛限水位確定的因素，除了與正常水位影響因素一致以外，還應(yīng)考慮排沙因素。

因屈產(chǎn)河泥沙較大，確定水庫(kù)運(yùn)行方式為主汛期7，8月空庫(kù)運(yùn)行，非主汛期6，9月適當(dāng)抬高汛限水位，利于水量攔蓄供水。

在正常蓄水位確定的條件下，擬定832.5，830.5，828.5，826.5m 4個(gè)方案進(jìn)行汛限水位的比選，其中832.5m方案為與正常蓄水位相同。汛限水位的確定同樣以可供水量為主要條件，同時(shí)考慮庫(kù)區(qū)淹沒等因素。

表3列出了不同汛限水位下工程增加的供水量。從表中可以看出，當(dāng)汛限水位由828.5m降低時(shí)，該工程增加的供水量減少，所以，從供水能力、庫(kù)區(qū)淹沒和大壩規(guī)模等因素考慮，將828.5m作為水庫(kù)的汛限水位。

表3 不同汛限水位徑流調(diào)節(jié)結(jié)果

5 調(diào)蓄水池規(guī)模確定

本次設(shè)計(jì)選擇坪底供水工程原設(shè)計(jì)調(diào)蓄池容量120萬m3和80萬m3的蓄水池進(jìn)行比較。與原設(shè)計(jì)相比，當(dāng)調(diào)蓄池容量120萬m3時(shí)，可增加供水量200萬m3，當(dāng)調(diào)蓄池容量80萬m3時(shí)，可增加供水量150萬m3。

本次設(shè)計(jì)推薦維持原設(shè)計(jì)調(diào)蓄池容量120萬m3。

6 徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

6.1 基本資料

入庫(kù)徑流采用1970~2010年徑流系列。原始庫(kù)容曲線及考慮淤積后的庫(kù)容曲線如表4。坪底供水工程附加蒸發(fā)深820.8mm。取水樞紐庫(kù)區(qū)蓄水條件良好，年滲漏損失按年蓄水量的1%考慮。

表4 坪底供水工程水位～面積～庫(kù)容曲線

續(xù)表4

6.2 計(jì)算方法

徑流調(diào)節(jié)計(jì)算采用長(zhǎng)系列法和典型年逐日調(diào)節(jié)法進(jìn)行，根據(jù)水庫(kù)的調(diào)度運(yùn)行方式，水庫(kù)在主汛期的7月和8月空庫(kù)運(yùn)行，在非主汛期的6月和9月水位降低到汛限水位運(yùn)行。

長(zhǎng)系列法采用1970~2010年31年的逐月徑流資料進(jìn)行逐月調(diào)節(jié)。逐日調(diào)節(jié)采用典型年的逐日徑流資料進(jìn)行，同時(shí)考慮含沙量大供水工程不引水的因素。

6.3 徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

6.3.1 長(zhǎng)系列

經(jīng)過徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫(kù)除了滿足原設(shè)計(jì)500萬m3的供水外，還可增加供水200萬m3，總供水量700萬m3，供水保證率95%。

蓄水池水量由坪底取水樞紐庫(kù)區(qū)供給；當(dāng)水庫(kù)有多余水量時(shí)，將水抽至蓄水池內(nèi)，汛期也可抽水，盡量保持蓄水池處于蓄滿狀態(tài)。

6.3.2 典型年

本次設(shè)計(jì)初步確定引水最大含沙量為10kg/m3。最不利的典型年采用水文分析的成果中的1991年，年引水量556萬m3，選擇1994年作為較不利的典型年，年引水量721萬m3。

根據(jù)選取典型年進(jìn)行逐日調(diào)節(jié)計(jì)算周期為當(dāng)年5月到次年4月。經(jīng)計(jì)算可知，當(dāng)遭遇1991年典型年份時(shí)，坪底供水工程供水量520萬m3，當(dāng)遭遇1994年典型年份時(shí)，水庫(kù)供水量650萬m3。

6.3.3 供水量確定

當(dāng)供水保證率為95%時(shí)，長(zhǎng)系列逐月調(diào)節(jié)的供水量比典型年逐日調(diào)節(jié)的供水量略大，從供水的可靠性考慮，最終確定坪底供水工程的供水量650萬m3，供水流量0.3m3/s。

7 結(jié)語(yǔ)

通過徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，確定坪底供水工程的死水位825m，正常蓄水位832.5m，汛限水位828.5m，調(diào)蓄池容積120萬m3。年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s。

［1］李英明，潘軍峰山西河流［M］北京：北京科學(xué)出版社，2004.

［2］山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.山西省石樓縣坪底供水工程可行性研究補(bǔ)充報(bào)告，2013.

［3］武鵬林，武福玉，高李寧.工程水文理論與計(jì)算［M］.北京：地震出版社，1998.

［4］葉守澤.水文水利計(jì)算［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，1992.

［5］SL278—2002，水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范［S］.

The design of water supply scale adjustment of Pingdi water supply project

ZHANG min
（Shanxi Provincial Investigation&Design And Research Institute of Water Conservancy&Hydropower，Taiyuan 030024，China）

With the increase of economic development and water supply needs of Shilou county，The original design scale of water supply of Pingdi water supply project is difficult to meet the needs of industrial and domestic water.So It is need to ad just the scale of this water supply.reckoned，The project annual water supply is 6 million 500 thousand m3，Its water supply guarantee rate is 95%，The Water supply flow is 0.3m3/s；The total capacity is 7 million 440 thousand m3，The storage tank volume is 1 million 200 thousand m3.

Scale of water supply；adjust；water supply guarantee rate

S277；TU991

B

1672-9900（2016）04-0022-03

2016-06-28

張敏（1980-），女（漢族），山西左權(quán)人，工程師，主要從事工程水文及水資源規(guī)劃工作，（Tel）13754820356。