黃土梁水庫(kù)水量損失問(wèn)題分析及庫(kù)損計(jì)算

□王景浩（河北省承德水文水資源勘測(cè)局）

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黃土梁水庫(kù)水量損失問(wèn)題分析及庫(kù)損計(jì)算

□王景浩（河北省承德水文水資源勘測(cè)局）

摘要：水庫(kù)建成后會(huì)引起天然水流情況的變化，庫(kù)區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)、滲漏、水溫、水質(zhì)等水情都會(huì)發(fā)生明顯的變化，水庫(kù)的水量損失是指水庫(kù)興建前后所造成的水量差值，修建水庫(kù)之前，整個(gè)庫(kù)區(qū)的水量損失主要由陸面蒸發(fā)和滲漏引起，而修建之后水量損失主要由水面蒸發(fā)和滲漏引起。筆者分兩部分，即蒸發(fā)損失和滲漏損失進(jìn)行了水庫(kù)水量損失問(wèn)題的分析及庫(kù)損計(jì)算，以期對(duì)類似工程起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：水量損失；分析；庫(kù)損計(jì)算

1概況

黃土梁水庫(kù)的工程任務(wù)是調(diào)蓄余缺水量，滿足灌區(qū)2.48萬(wàn)hm2土地的灌溉用水及人畜用水要求。通過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄，將緩解灌區(qū)春、冬灌缺水問(wèn)題，改善灌區(qū)生態(tài)環(huán)境，大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。該工程改建完成后，不僅可改善水庫(kù)的運(yùn)行條件，減少蒸發(fā)及滲漏損失，擺脫洪水威脅，而且年節(jié)水達(dá)到1297.13萬(wàn)m3，在滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時(shí)，可向所在流域輸送節(jié)余水量，達(dá)到對(duì)下游下放生態(tài)水的目的。同時(shí)可發(fā)展水產(chǎn)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)，其經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均十分顯著。

2水量損失問(wèn)題分析及庫(kù)損計(jì)算

2.1水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)蒸發(fā)損失分析計(jì)算

由于水庫(kù)南側(cè)目前仍無(wú)擋水大壩，隨著水庫(kù)有效庫(kù)容的逐漸淤積減小，水庫(kù)為滿足灌區(qū)正常用水及解決灌區(qū)冬灌及春灌缺水問(wèn)題所需蓄水位及相應(yīng)淹沒(méi)面積逐漸增大，從而導(dǎo)致庫(kù)水在水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)范圍內(nèi)的大量水面蒸發(fā)損失。

目前水庫(kù)在能夠滿足灌區(qū)春、冬灌供水要求蓄水位959.01 m下的（相應(yīng)庫(kù)容為4800萬(wàn)m3）水庫(kù)淹沒(méi)面積為46.51 km2。除險(xiǎn)加固后，水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容由原來(lái)的4800萬(wàn)m3縮小至4000萬(wàn)m3，相應(yīng)設(shè)計(jì)蓄水位959.01 m，水面淹沒(méi)面積35 km2。

蒸發(fā)損失即由陸面面積變?yōu)樗婷娣e所增加的額外蒸發(fā)量，用△W表示。

式中：E水—水面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深度（mm/月）計(jì)；E陸—陸面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深度（mm/月）計(jì)；Fv—建庫(kù)增加的水面面積，km2，取水庫(kù)總面積。

則△W=1000×（906.35-385）×35=1824.55萬(wàn)m3。

由于水庫(kù)未進(jìn)行蒸發(fā)觀測(cè)，采用沙雅縣氣象局提供的氣象資料，多年平均水面蒸發(fā)量2001.31 mm，折算成大水體水面蒸發(fā)的折算系數(shù)為0.54，概算出的水庫(kù)現(xiàn)狀年P(guān)=75%保證率的來(lái)水情況下年蒸發(fā)損失水量為3407.72萬(wàn)m3，工程除險(xiǎn)加固實(shí)施后P=75%保證率的來(lái)水情況下年蒸發(fā)損失水量為2312.63萬(wàn)m3。具體內(nèi)容詳見《水庫(kù)灌區(qū)現(xiàn)狀年P(guān)=75%保證率的水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算表》和《水庫(kù)灌區(qū)除險(xiǎn)加固后P=75%保證率的水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算表》。

表1　P=75%保證率來(lái)水條件下現(xiàn)狀年庫(kù)區(qū)蒸發(fā)損失計(jì)算表　單位：萬(wàn)m3

據(jù)計(jì)算，水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)施后，水庫(kù)淹沒(méi)面積將減小11.53 km2，水庫(kù)庫(kù)區(qū)蒸發(fā)損失為3407.74萬(wàn)m3/a，從而減小水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)的無(wú)效蒸發(fā)損失共1095.13萬(wàn)m3/a。

2.2水庫(kù)的滲漏問(wèn)題分析計(jì)算

現(xiàn)狀的水庫(kù)大壩為對(duì)壩體及壩基均未進(jìn)行防滲的均質(zhì)土壩，由于壩線較長(zhǎng)（約33 km），壩體及壩基滲漏量較大。

水庫(kù)自從建成投產(chǎn)以后，根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)觀察，在壩后無(wú)洪水淹沒(méi)的情況之下，水庫(kù)高水位，主壩段壩后即會(huì)形成沼澤。水庫(kù)內(nèi)低水位，沼澤便會(huì)慢慢消失，說(shuō)明水庫(kù)存在比較嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題。水庫(kù)的滲漏主要包括庫(kù)盤滲漏、壩體滲漏及壩基滲漏三種形式，各種滲漏分析計(jì)算如下：

2.2.1庫(kù)盤滲漏

庫(kù)盤滲漏屬深層滲漏，是一個(gè)與庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)、地形條件等密切相關(guān)的空間問(wèn)題。據(jù)水庫(kù)地質(zhì)資料，地層無(wú)粗粒松散結(jié)構(gòu)，不可能形成強(qiáng)滲漏通道，故庫(kù)盤滲漏以地下水水平運(yùn)動(dòng)為主。即以庫(kù)盤下層以砂層結(jié)構(gòu)為主，取滲透系數(shù)K=7×10-3cm/s，水力坡度i=1/4500計(jì)，則據(jù)達(dá)西定律計(jì)算，滲流速度為0.02 m/a，滲流較慢，滲流量非常小。另外，庫(kù)盤的滲流受地下水位的頂托，對(duì)應(yīng)的形成深層滲漏，因此水庫(kù)滲漏計(jì)算中可不考慮庫(kù)盤滲漏的影響。

2.2.2壩體滲漏

選用1998年全年實(shí)測(cè)平均蓄水位958.45 m相應(yīng)的壩體滲流量來(lái)概算，計(jì)算采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質(zhì)土壩滲流計(jì)算程序。根據(jù)實(shí)測(cè)橫斷面，選擇典型計(jì)算壩體橫斷面尺寸進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果詳見表2。

表2　水庫(kù)主壩壩體年均蓄水位相應(yīng)的滲流量統(tǒng)計(jì)表

2.2.3壩基滲漏

壩基滲漏量計(jì)算同樣采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質(zhì)土壩滲流計(jì)算程序，選用1998年全年實(shí)測(cè)平均蓄水位958.45 m相應(yīng)的壩基滲流量來(lái)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果詳見表3。從表3可算出，水庫(kù)主壩段壩基年滲漏損失量為589.16萬(wàn)m3。另經(jīng)過(guò)計(jì)算，北付壩的壩體滲漏損失為10.21萬(wàn)m3，壩基滲漏損失為93.04萬(wàn)m3，所以現(xiàn)狀年水庫(kù)總滲漏損失為692.43萬(wàn)m3。

從以上計(jì)算和分析可得，目前年水庫(kù)年滲漏損失水量為692.43萬(wàn)m3，水庫(kù)水面蒸發(fā)損失水量3407.73萬(wàn)m3，計(jì)算水庫(kù)年總水量損失為4100萬(wàn)m3。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)縮小水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容下的淹沒(méi)面積，減小水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)的蒸發(fā)及庫(kù)盤滲漏損失，年節(jié)水可達(dá)到1297.13萬(wàn)m3。在滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時(shí)，可向相關(guān)流域輸送節(jié)余水量，達(dá)到對(duì)流域下游下放生態(tài)水的目的。同時(shí)可發(fā)展水產(chǎn)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)，其經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益均十分顯著。同時(shí)，通過(guò)對(duì)水庫(kù)大壩（含主壩及付壩）外側(cè)進(jìn)行抗沖保護(hù)工程措施，提高水庫(kù)大壩抗洪能力，使水庫(kù)工程在汛期能夠安全運(yùn)行。總之，該水庫(kù)除險(xiǎn)加固除了保證和促進(jìn)灌區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定以外，還將對(duì)下游流域生態(tài)環(huán)境的改善起非常重要的作用。

表3　水庫(kù)主壩年均蓄水位相應(yīng)的壩基滲流量統(tǒng)計(jì)表

參考文獻(xiàn)

［1］王索成.北引紅旗泡水庫(kù)的水量損失及計(jì)算方法［J］.黑龍江水利科技，2009（1）：88.

［2］賀國(guó)慶.水庫(kù)水量損失及水庫(kù)死水位的確定［J］.黑龍江水利科技，2011（2）：103-104.

（責(zé)任編輯：薛靜）

中圖分類號(hào)：TV131

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8853（2016）05-0037-02

收稿日期：2016-04-25