黃陵縣柳芽川水庫工程正常蓄水位方案比選

李發(fā)龍

（西安景天水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司，陜西 西安 710018）

1 工程概況

柳芽川水庫工程位于黃陵縣雙龍鎮(zhèn)西17 km的沮河右岸柳芽川溝道內(nèi)，工程壩址以上流域面積113.07 km2，多年平均凈流量548.88萬m3，工程主要任務(wù)為供水，兼顧防洪，主要供水對象為店頭鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)3.26萬人生活用水及黃陵礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司2×1000 MW電廠生產(chǎn)用水，工程由樞紐大壩、溢洪洞、放水臥管和輸水管道四部分組成，設(shè)計總庫容606.00萬m3，其中滯洪庫容156萬m3，興利庫容332.4萬m3，死庫容117.6萬m3，柳芽川水庫樞紐大壩為均質(zhì)土壩，設(shè)計最大壩高31.50 m，最大壩長242 m，水庫正常蓄水位1098.55 m，校核洪水位1102.77 m，工程設(shè)計供水規(guī)模1.5萬m3/d，日均供水1.0萬m3/d，多年平均供水量300.06萬m3，建設(shè)總投資2.66億元。

2 正常蓄水位方案比選目的

考慮到正常蓄水位的變化會對供水量、保證率、投資、效益等帶來影響，為保證合理、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的正常蓄水位，本次擬定蓄水位分別降低和升高1 m后形成1097.55 m、1098.55 m、1099.55 m三個正常蓄水位，分別進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)計算，并進(jìn)行技術(shù)比較，同時估算水庫建安投資，采用差額內(nèi)部投資收益率進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。但是因本工程的首要任務(wù)為供水，其供水保證率必須滿足要求，在此基礎(chǔ)上合理優(yōu)化減少投資。

3 徑流調(diào)節(jié)

3.1 邊界條件

（1）來水量：工程壩址以上多年平均凈流量548.88萬m3。

（2）庫容曲線：通過對柳芽川溝道內(nèi)上、下壩址1∶2000實測地形圖按照2 m等高距進(jìn)行水位-面積勾繪。

（3）蒸發(fā)量：柳芽川水庫壩址處全年蒸發(fā)316.9 mm，本次按當(dāng)?shù)厮嬲舭l(fā)量乘以當(dāng)日蓄水區(qū)平均水面面積計算。

（4）滲漏量：根據(jù)地勘成果，柳芽川庫區(qū)“地質(zhì)情況良好”，庫區(qū)滲漏量按水庫各月蓄水量的0.8%進(jìn)行計算。

（5）生態(tài)基流：采用了Q90法計算，其生態(tài)基流為46.80萬m3。

（6）死水位：影響死水位確定的主要因素是庫區(qū)淤積，通過死水位論證及分析，其死庫容為117.6萬m3，對應(yīng)死水位為1087.27 m。

（7）供水量：設(shè)計供水量為311.93萬m3。

3.2 計算方法

受年際變化影響，柳芽川溝道內(nèi)來水量月分配并不均勻，為保證調(diào)節(jié)計算與實際相符，柳芽川水庫調(diào)節(jié)計算在本階段采用連續(xù)年逐月長系列調(diào)節(jié)的計算方法，月徑流資料由黃陵站資料比擬到壩址處，徑流系列從1967年～2013年，系列長47年；庫容曲線采用1∶2000地形圖及方案成果計算，損失水量按照滲漏和蒸發(fā)計算，用水過程按照人飲和生產(chǎn)用水疊加統(tǒng)籌考慮。

3.3 調(diào)節(jié)計算原則

（1）計算過程中生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水按照疊加處理。

（2）調(diào)節(jié)計算過程中來水采用參證站比擬到壩址處的天然徑流來水，調(diào)節(jié)方法采用長系列時歷法調(diào)節(jié)，徑流系列從1967年到2013年，系列長47年，起調(diào)時間的起始時段為3月份。

（3）原則上月歷時保證率不低于97%，年保證率不低于90%。

（4）原則上月最大破壞深度不超過30%。

（5）凈來水量由壩址處天然來水量減去生態(tài)基流計算。當(dāng)天然來水量小于需要的生態(tài)基流時，河道下泄水量按天然來水量計，凈來水量為零。

（6）庫滿時發(fā)生棄水。

（7）起調(diào)水位為死水位。

4 調(diào)節(jié)計算成果及正常蓄水位選擇

4.1 計算成果

分別對上述方案進(jìn)行調(diào)節(jié)計算并估算投資后，其成果匯總?cè)缦卤硭尽?/p>

表1 不同正常蓄水位方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較匯總表

4.2 水位方案比選

技術(shù)比較：按照調(diào)節(jié)計算成果，在水位升高或降低1 m后，主要技術(shù)指標(biāo)中的水量利用系數(shù)、多年平均供水量變幅較小，基本在0.3%左右，另外其他技術(shù)指標(biāo)變化也較小，基本不影響正常蓄水位的選擇，但是主要技術(shù)指標(biāo)中的控制指標(biāo)，即設(shè)計保證率變化超過邊界條件，在水位降低1 m后，設(shè)計保證率降低為96.64%，小于97%，供水將不滿足設(shè)計要求，因此，從技術(shù)方面考慮，水位降低1 m方案原則上不可行，而將水位升高1 m后，其各項技術(shù)指標(biāo)均能滿足要求。因此最終在技術(shù)指標(biāo)比選條件下，僅有1098.55 m方案和1099.55 m方案為可行方案。1097.55 m方案為不可行方案。

經(jīng)濟(jì)比較：分別測算三種方案的建安投資，采用差額投資內(nèi)部收益率進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選，經(jīng)過計算，三種不同水位方案的建設(shè)投資具有一定變化，首先是1097.55 m方案和1098.55 m方案，其水位降低1 m后投資減少，但其差額投資內(nèi)部收益率為8.07%，顯然大于8%的基準(zhǔn)收益率，因此，其投資增加對工程效益有利，即投資大的方案優(yōu)于投資小的方案，兩者之間，優(yōu)選1098.55 m方案，水位降低1 m不經(jīng)濟(jì)；其次是1098.55 m方案和1099.55 m方案，即當(dāng)水位升高1 m后，建設(shè)投資增加，其差額投資內(nèi)部收益率為7.92%，小于基準(zhǔn)收益率8%，因其小于基準(zhǔn)收益率，顯然是增加投資，因此投資較小者相對優(yōu)越，即1098.55 m方案優(yōu)于1099.55 m方案，水位升高1 m不經(jīng)濟(jì)。

4.3 比選結(jié)論

通過對上壩址三種不同水位方案的比較發(fā)現(xiàn)，在水位降低1 m后，其月歷時保證率降低至96.64%，低于97%，不滿足要求，在水位升高1 m后，各項技術(shù)指標(biāo)均滿足，但導(dǎo)致了投資增加，其差額內(nèi)部收益率小于8%，因此，當(dāng)水位升高后從投資角度考慮，不經(jīng)濟(jì)，因此綜上所述，最終在綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)各項指標(biāo)后，推薦采用1098.55 m的正常蓄水位方案，對應(yīng)興利庫容為332.40萬m3，正常蓄水位以下庫容450萬m3。

5 結(jié)語

通過對柳芽川水庫興利調(diào)節(jié)計算，對其正常蓄水位進(jìn)行了多方案比選和優(yōu)化，最終確定了一個合理的正常蓄水位方案，最終確定的方案不僅從技術(shù)方面滿足了工程設(shè)計的各項要求，而且節(jié)約了投資，增加了供水效益，使得柳芽川水庫能得到合理有效的利用，緩解了項目區(qū)的供水矛盾。