调节水库（共3篇）
调节水库 篇1
1、水库概况
谷卜水库位于东港市前阳镇祥瑞村, 地处石佛沟支流, 属小 (Ⅱ) 型水库。坝址位于东经124°09'03", 北纬40°00'49", 坝址以上控制流域面积1.97km2, 控制河道长1.57km, 河道比降20‰。该库建成后, 担负着防洪、灌溉任务。近年来, 随着农业可持续发展理论的推广, 该库周边又新建了养殖基地。取得了一定的社会和经济效益。灌溉面积700亩, 下游保护1700亩耕地以及300余人口的防洪安全问题, 养鱼水面面积105亩。
谷卜水库原设计标准为20年一遇洪水设计, 50年一遇洪水校核, 最大坝高5.35m。按照国家现行标准《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL252-2000) 的有关规定:“当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m, 且上下游最大水头差小于10m时, 其洪水标准宜按平原区、滨海区标准确定”。因此按平原、滨海区水利水电工程永久性水工建筑物确定防洪标准, 水库工程等别为Ⅴ等, 主要建筑物级别为5级。设计洪水标准为10年一遇洪水, 校核洪水标准为20～50年一遇洪水。因此水库设计标准取10年, 校核标准取上限50年。
2、死水位复核
谷卜水库原设计死水位为97.00m。本次除险加固设计对死水位进行重新复核。
根据泥沙淤积要求
式中:γ—泥砂容重, 取1.3 t/m3;
G—多年平均悬移质年输砂量G=S0.F;
S0—多年平均悬移质年输砂模数, 查《辽宁省水文手册成果图》图七, S0=200;
E—岸崩和推移质泥砂占悬移质泥砂比重, 一般取15～30%, 此次取E=15%;
T—设计淤积年限, T=20年。
计算得到:V垫=0.727万m3
最后确定原死水位97.00m, 相应库容0.97万m3。
3、水库洪水调节计算
3.1水库水位-库容、水库水位-泄量关系
3.1.1水位-库容关系表, 见表1
3.1.2水位-泄量关系
谷卜水库溢洪道堰顶净宽度11.3m, 堰顶高程100.4m。溢洪道为开敞式宽顶堰, 汛限水位100.40m。水库～水位泄量关系见表2和图1。
3.2调洪原则
谷卜水库溢洪道为开敞式宽顶堰, 堰顶高程100.40m, 防洪限制水位为100.40m, 水库调洪原则为:汛期来水流量自由渲泄。
3.3洪水调节计算
该水库洪水计算形态系数γ<0.05, 因此采用以设计洪峰Qp为最大流量, 按公式计算出W调p为洪水总量, 洪水历时为T的简化三角形过程线。
式中:W调—调洪库容, 万m 3;
W2 4—24时洪量, 万m3;
Qp—洪峰流量, m 3/s;
τ—汇流历时, h;
V防—防洪库容, 万m 3;
qp-调洪流量, m 3/s。
按上述方法, 进行设计洪水与校核洪水调洪演算, 求得库内最高水位和最大泄量等, 水库洪水调节计算成果列于表3, 水库调洪汇总表列于表4。
4、结论
通过复核, 确定原死水位97.00m, 相应库容0.97万m3。实测了水库水位-库容曲线、分析计算水库水位-泄量关系, 根据汛期来水流量自由渲泄的水库调洪原则, 采用洪水历时简化三角形过程线方法, 进行了洪水调节计算。
摘要：文中首先描述水库概况, 在进行死水位复核, 分析计算水库水位-库容、水库水位-泄量关系的基础上, 根据汛期来水流量自由宣泄的水库调洪原则, 采用洪水历时简化三角形过程线方法, 进行了洪水调节计算。
关键词：水库除险加固,洪水调节计算,水库泄流
调节水库 篇2
莫家沟水库位于苏子河支流二道河子上。坝址位于新宾满族自治县新宾城郊乡后仓村东北2.5km,坝址以上集水面积7.5km2,河道长度4.86km,河道平均比降23.4‰,水文分区属Ⅲ3。
莫家沟水库于1991年10月开工,由吉林省通化市第一建筑公司施工,1992年竣工。业务主管部门为县水务局。竣工后未成立水库管理所,为便于水库管理,由城郊乡水利管理站直接管理,隶属城郊乡政府。
莫家沟水库是以灌溉为主,兼顾防洪、水产养殖等综合利用的小(1)型水利枢纽工程。枢纽等别为四等工程,原校核标准采用500年一遇洪水标准,相应水位65.46m,相应库容128.73万m3;设计标准采用30年一遇洪水标准,相应水位64.76m,相应库容114.80万m3;正常蓄水位63.10m,相应库容84.60万m3;汛限水位63.10m,相应库容84.60万m3;死水位54.30m,相应库容4.50万m 3。
2 水库除险加固的必要性
2.1 新宾县社会经济现状
新宾县位于辽宁省东部山区,位于长白山龙岗山的余脉延伸部分。地处东经124°15′~125°27′26″,北纬41°14′~41°58′50″,东与吉林省通化县、柳河县相接,西与抚顺县毗邻,北与清原县接壤,南与本本溪、桓仁县相连。
新宾境内东西长100km,南北宽83公里,境内总面积4287.38平方公里,辖15个乡镇、14个国有林场、180个行政村。到2005年末全县总人口30.6万人(男15.6万人,女15.0万人),共95871户,其中农业人口2 1.9 8万人;全县总耕地面积3.99ha,其中水田1.08 ha,旱田2.91 ha;农业总产值10.06万元,其中农业4.97万元,林业1.01万元,牧业1.87万元,渔业2.13万元,服务业0.065万元。农村居民家庭总经营收入5109元/人,纯农业收入2487元/人,主要粮食作物有水稻、玉米、大豆;经济作物有果树、蔬菜等;土特产品有榛子、木耳、山野菜等。随着市场经济的发展,农村产业结构的调整,新宾县农业已由传统型农业向经济型农业转变,并已经形成一定规模。
新宾县交通发达,其中有:省级公路307公里共4条,县级公路共3 4 8 k m,1 6条,乡级公路511公里共66条。为全县的经济发展提供了有利的条件。其他如电话、移动通信、有线电视、邮电、教育、卫生等也有很大发展。
2.2 莫家沟水库工程现状
2.2.1 大坝工程现状
大坝坝型为黏土心墙坝,坝长242.00m,坝顶高程为66.02~66.55m,坝顶宽3.5m,坝顶道路为土路。大坝上游现状坡比1:2.50、1:3.0,下游现状坡比1:2.25、1:2.50,黏土心墙尺寸由1992年资料图纸查得,最大底宽6.00m,上宽2.00m,顶高程64.45m。
2.2.2 溢洪道工程现状
溢洪道位于右坝端,为开敞式正槽溢洪道,由进口段、堰体段、泄槽段及尾水渠段组成。
进口段底高程为62.35m,底宽10m;溢流堰为折线型实用堰,堰顶高程为63.10m,堰体段边墙为重力式浆砌石挡土墙,墙顶高程66.54m,墙顶宽0.6m。泄槽陡坡段长42.75m,宽10m,底坡i=0.026,泄槽边墙为重力式浆砌石挡土墙,墙高1.7~2.2m。溢洪道底板为0.2m厚钢筋混凝土结构,无消能设施。
2.2.3 输水洞工程现状
输水洞设在大坝左侧山体内,输水洞全长为164.00m,输水洞尺寸为1.2×1.8m,进口底高程54.30m,出口底高程53.00 m。
2.2.4 莫家沟水库枢纽工程现状存在的问题
2007年2月,由辽宁省水利水电工程质量检测中心对莫家沟水库枢纽建筑物进行全面的安全和质量检测,2007年5月,新宾满族自治县水务局和新宾满族自治县水利勘测设计室完成了《莫家沟水安全分析综合评价报告》。经分析,现有枢纽工程现状存在的主要问题是:
(1)大坝工程存在问题
(1)上游坝坡为块石护坡,由于水位变动及风浪淘刷,块石护坡凹凸不平,在正常蓄水位以上常有块石翻起,垫层被淘空,个别护坡块石风化严重。
(2)下游坝坡为碎石护坡,薄厚不均,局部露土,造成坝坡石冲刷产生水土流失。下游无上坝台阶,不方便日后的运行管理。
(3)大坝无防浪墙。
(2)溢洪道工程存在的问题
(1)溢流道两侧未设截水墙,当发生洪水时,水从溢洪道两侧绕渗,严重威胁溢洪道。
(2)经过多年使用溢洪道陡槽两侧边墙、底板有多处裂缝,严重漏水,表面混凝土部分脱落,已达不到防洪抗冲要求,严重威胁着泄洪安全。
(3)溢洪道无消能设施。
(4)溢洪道右侧山体,风化严重,常有石块脱落至溢洪道内,如汛期发生大面积山体滑坡,堵塞泄槽,造成无法正常泄洪,威胁大坝安全。
(3)输水洞工程存在的问题
(1)输水洞出口消力池为浆砌石结构,经过多年运行,破损严重,两侧边墙已经倒塌。
(2)输水洞启闭设备已十分老化,不能正常使用。
2.3 工程除险加固的必要性
莫家沟水库于1992年竣工后,至今枢纽工程已经运行16年,主要建筑物存在安全隐患,水库处于十分危险的运行状态,水库下游有后仓、前仓、黄旗、秋木4个村,下游灌溉水田面积3900亩。水库一旦失事将关系到水库下游所有人民的生命财产安全,水库下游的县级公路也将受到威胁。所以,尽快实施莫家沟水库除险加固工程是十分迫切和必要的。
3 水库死水位的复核
水库的死水位确定主要考虑水库泥沙淤积要求和养鱼卫生要求确定,水库的原设计死水位为54.30m。
莫家沟水库坝址处年平均悬移质年输沙模数为100 t/km2,年平均输沙量为0.075×104 t/年,推移质按悬移质的20%计,水库的设计淤积年限为20年,泥沙容重取1.3t/m3,则水库淤积量为1.38万m3。
由水位-库容曲线查得相应水位为52.94m。水库运行多年,上游植被较好,故水库泥沙淤积少,经分析比较,考虑水库泥沙淤积、下游农业用水要求和养鱼卫生要求,水库死水位仍维持54.30m不变,相应库容为4.50万m3,相应水面面积为1.9 5万m 2。
4 水库洪水调节计算
4.1 防洪限制水位复核
莫家沟水库溢洪道无闸门控制,因此溢流堰顶高程即为防洪限制水位。本次设计对原运用方式不做变动,防洪限制水位仍采用堰顶高程63.10m不变。
4.2 水库的防洪调度方式
莫家沟水库溢洪道无闸门控制,故防洪限制水位即为溢流堰定高程63.10m,起调水位即为防洪限制水位。
4.3 各频率设计洪水调节成果
根据莫家沟水库防洪调度运行方式,对枢纽各频率设计洪水进行调节计算。枢纽设计洪水调节计算见表1。
本次除险加固设计,三百年校核洪水位66.05m。比原五百年校核洪水位高0.59m。三十年设计洪水位65.12m,比原三十年设计高0.36m。
摘要：在描述水库概况、新宾县社会经济现状和莫家沟水库工程现状的基础上,说明了水库除险加固的必要性,对水库死水位和防洪限制水位进行了复核,并完成了水库洪水调节计算
调节水库 篇3
1 水库工程基本情况
平凉市崆峒区北杨涧水库位于泾河北岸一级支流北杨涧河。北杨涧河发源于崆峒区寨河乡高寨村,属典型的黄土高原丘陵沟壑第二副区,水土流失极为严重。为尽量避免泥沙淤积对北杨涧水库安全运行带来的一系列问题,最大限度合理利用有限水资源,提高供水保证率,规划北杨涧水库采用注入式年调节水库,其水库工程系统主要由引水枢纽、沉沙池、引水管道和水库工程等组成。
北杨涧水库取水枢纽以上控制流域面积237km2。引水枢纽位于北杨涧河口上游3.0km处,由进水闸、泄冲闸和溢流坝组成。沉沙池位于引水枢纽下游30 m处的右岸台地上,有效容积7 375m3。引水管道自沉沙池开始跨过主河道后,沿河道左岸阶地布置,总长3.493km。水库工程包括1号、2号2座注入式水库,布置在入河口以下的泾河左岸滩涂地上。
2 水库引水枢纽断面可引用水量计算
2.1 引水枢纽断面径流量
北杨涧河流域内无水文测站,但在相邻流域大路河上设有窑峰头水文站,控制流域面积219km2。北杨涧河与大路河同属泾河一级支流,分析认为具有相近的气象因素及下垫面条件。因此,利用窑峰头水文站水文资料,采用邻近流域水文比拟法,计算得到北杨涧水库引水枢纽断面多年平均径流量为813.89万m3。
2.2 不同频率径流年内分配
如前所述,北杨涧河与大路河具有相近的气象因素及下垫面条件,采用大路河窑峰头水文站作为参证站计算确定水库引水枢纽断面年内径流分配过程。经对窑峰头水文站系列资料进行频率分析,选用窑峰头站典型年年内径流逐月分配比例,计算确定北杨涧水库引水枢纽断面不同频率年内逐月径流分配过程。具体计算结果见表2。
2.3 引水枢纽断面以上用水量及下泄生态流量
根据有关规定,北方河流生态基流原则上不小于多年平均流量的10%,枯水时段不小于同期流量均值的20%。考虑本工程区域特点,非汛期11-翌年4月下泄生态用水量按同期平均径流量的20%确定,5-10月按同期平均径流量的10%确定。具体计算结果见表3。
万m3
万m3
另外,水库引水枢纽断面以上仅分布有零星村落,人口稀少,生活用水量相对较小,除此之外,无灌溉及厂矿企业用水,具体分析时农村人口生活用水量忽略不计。
2.4 引水枢纽断面可引用水量
在前述50%、75%、90%和95%频率径流量基础上,扣除断面上游用水量、生态下泄流量的剩余水量,即为水库引水枢纽断面可引用水量。经计算,50%、75%、90%和95%频率下引水枢纽断面可引用水量分别为663.41、469.19、342.71和286.33万m3。
3 规划水库供水对象及供水过程
3.1 农村生活用水
水库工程规划年供水人口16 877人,农村生活用水定额按60L/(人·d)计算,设计供水保证率95%。其中大小牲畜用水依靠原有供水系统解决,不计入本水库工程供水范围内。农村生活用水过程计算结果见表4。
3.2 农业灌溉用水
本水库工程规划对区域内492hm2耕地实施高效节水灌溉,综合毛灌溉定额4 525.33 m3/hm2。其中温室蔬菜占12%,采用滴灌系统灌溉,设计灌溉保证率90%;大田小麦、玉米、胡麻、蔬菜、经济林等占88%,采用管道输水系统灌溉,设计灌溉保证率75%。依据规划确定的各种作物灌溉制度分时段进行灌溉需水计算。农村灌溉用水过程计算结果见表4。
3.3 其他用水及管网漏失量
农村建筑及其他用水按农村生活用水的10%估算,管网漏失按农村生活与农村建筑用水的10%估算,水厂自用水量按平均日供水量的5%计算。具体计算结果见表4。
3.4 水库蒸发损失
水库蒸发损失为水库建成后的水库水面蒸发损失,其值等于水面蒸发强度乘以该月水库水面的平均面积。北杨涧水库水面蒸发强度见表5。
万m3
万m3
3.5 水库渗漏损失
规划北杨涧水库为注入式水库,坝址地质条件良好,无永久渗漏通道,且规划对库底、坝体均进行防渗处理,渗漏损失相对较小。参考类似工程经验,确定北杨涧水库渗漏损失按水库月平均蓄水量的0.1%计算。
4 引水流量确定
注入式水库引水流量按照“以需定供”的原则确定,即引水量等于规划工程总供水量与水库蒸发、渗漏损失之和。其引水流量应按式(1)计算确定:
其中:
式中:W引为设计引水量,系非农业用水、农业灌溉用水以及水库蒸发渗漏损失之和,万m3;W引1为典型年月平均可引水流量小于引水流量时的总引水量,万m3;W引2为典型年月平均可引水流量大于引水流量时的总引水量,万m3;Qi为典型年第i月可引水流量,m3/s;Q为引水管道设计引水流量,m3/s;ti为第i月设计引水时间,s。
5 水库特征曲线确定
水库特征曲线包括水库面积曲线和水库容积曲线。本水库设计采用注入式水库,建设在北杨涧河入河口下游的泾河左岸滩涂地上,包括1号、2号两个库区。水库采用半挖半填形式,经人工修整后总体呈梯形结构。为在库容调节计算时方便计算水面蒸发量,绘制水库面积———容积曲线。经回归分析,1号、2号两个库区的水库面积———容积曲线均可近似地用数学方程(4)表示:
式中:S为水库水面面积,万m2;V为相应水面下的水库蓄水量,万m3。
6 兴利库容调节计算
6.1 水库任务及供水保证率
规划水库主要承担农村生活用水和农业灌溉供水任务,其供水保证率分3种情形,其中农村生活供水保证率95%,农业滴灌工程灌溉保证率90%,农业管道灌溉工程灌溉保证率75%。因此,应分3种情形,分别进行水库兴利库容的调节计算。
6.2 调度运行规则
(1)坚持“以供定需”的原则,最大引水量按水库供水对象的需水要求计算确定。
(2)规划1号、2号水库均为年调节水库,并按最合理水文年进行调节计算。
(3)根据水库蓄水情况,清淤检修期安排在每年的6、7、8月轮流进行。
(4)调节计算时,非检修期按1号、2号水库同时均匀蓄水计算。
6.3 水量保障供给规则
在75%来水频率情况下,所有供水对象应全部满足供水;90%来水频率情况下,应首先保证农村生活和滴灌工程供水,其余可供水量用于管道灌溉工程;95%来水频率情况下,除满足农村生活用水外,其余可供水量依次供给滴灌、管灌工程。
6.4 调节计算
6.4.1 一次调节计算
1)在75%来水频率下,月最大引水量29.21万m3时(折合最大月平均引水流量0.11m3/s),所有用水都能得到满足,水库兴利库容52.99万m3,1座水库即可满足调蓄要求,年总供水量275.09万m3,其中非农业46.97万m3,滴灌18.99万m3,管灌203.56万m3,蒸发5.19万m3,渗漏0.27万m3。
(2)在90%来水频率下,月最大引水量43.95万m3时(折合最大月平均引水流量0.17m3/s),所有用水都能得到满足,水库兴利库容93.19万m3,年总供水量280.66万m3,其中非农业46.97万m3,滴灌18.99万m3,管灌203.56万m3,蒸发10.46万m3,渗漏0.58万m3。
(3)在95%来水频率下,月最大引水量117.33万m3时(折合最大月平均引水流量0.45m3/s),所有用水都能得到满足,但水库兴利库容138.40万m3,年总供水量283.24万m3,其中非农业46.97万m3,滴灌18.99万m3,管灌203.56万m3,蒸发12.36万m3,渗漏1.26万m3。
由此可见,在引水流量、水库库容都没有限制的前提下,75%、90%、95%频率年的来水均可满足规划供水要求,但在95%来水频率下,所需引水流量、水库库容均较大,不符合经济利用的原则。因此,在此来水频率下,必须限制低保证率供水,以便减小引水流量和水库库容,降低投资。
6.4.2 二次调节计算
95%来水频率情况下,限制低保证率管灌工程供水,按满足65%供水要求考虑,月最大引水量43.95万m3时(折合最大月平均引水流量0.17m3/s),可按计划供水,水库兴利库容88.53万m3,年总供水量209.85万m3,其中非农业46.97万m3,滴灌18.99万m3,管灌132.66万m3,蒸发10.57万m3,渗漏0.68万m3。
北杨涧水库兴利库容调节计算结果见表6~表9。
万m3
万m3
万m3
万m3
6.5 兴利库容确定
在前述一次调节计算75%、90%来水频率以及二次调节计算95%来水频率计算结果中,按照“保守挑大法”原则,确定北杨涧水库兴利库容为93.19万m3。此时,在75%、90%来水频率情况下,可保证所有规划供水对象的用水需求,在95%来水频率情况下,除保证非生产用水、高标准设施农业温室滴灌用水外,只能保证管灌工程65%的用水需求。
7 结语
兴利库容是水库工程总体规模的重要组成部分。探讨注入式水库工程兴利库容调节计算方法,科学合理地确定兴利库容,不仅是确定水库工程规模的重要依据,而且对进一步完善水库工程规划设计理论与方法具有重要参考作用和借鉴意义。
参考文献
[1]李常斌.平凉市崆峒区北杨涧水库工程水资源论证报告书[R].兰州:兰州大学,2015.
[2]辛琳.平原区水库入库设计径流量计算方法[J].吉林水利,2013,377(10):55-59.
[3]孙赞盈.水库调洪演算新方法[J].人民黄河,2010,(12):47-48.
[4]栗飞.丹江口水库目标调度方式研究[J].中国农村水利水电,2010,(9):18-20.