侯 凱，謝加球

(1. 畢節(jié)市勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州 畢節(jié)551700;2. 貴州中水建設(shè)管理股份有限公司，貴陽(yáng)550002)

中小型水庫(kù)不僅在防洪、灌溉、供水、發(fā)電等方面發(fā)揮了效益，也為促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人民生活水平，保障社會(huì)穩(wěn)定，改善生態(tài)環(huán)境做出巨大貢獻(xiàn)。

利用現(xiàn)階段科技技術(shù)，在詳細(xì)的地質(zhì)資料及必要的工程技術(shù)條件下，對(duì)中小型水庫(kù)進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，保證工程施工質(zhì)量和工程效益。

1 工程概況

岔河水庫(kù)灌溉工程位于大方縣西南面的高店鄉(xiāng)大山村境內(nèi)岔河的梁子河河段上，所在水系為烏江流域六沖河水系白甫河支流一級(jí)支流岔河，水庫(kù)是以灌溉、農(nóng)村人畜飲水為主，兼顧縣城供水等功能為一體的綜合性水庫(kù)工程。

壩址距縣城24 km，壩址控制集雨面積45.3 km2，多年平均徑流量2 169 萬(wàn)m3。水庫(kù)正常蓄水位1 445.0 m，相應(yīng)庫(kù)容970 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容715 萬(wàn)m3，校 核 洪 水 位1447.94 m，總 庫(kù) 容1 124 萬(wàn)m3。壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高67.1 m，工程等別為Ⅲ等，規(guī)模屬中型。

岔河水庫(kù)的主要任務(wù)是承擔(dān)大方鎮(zhèn)、高店鄉(xiāng)、小屯鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)11個(gè)村共1 333.33 萬(wàn)hm2耕地灌溉，其中水田2 200 hm2，旱地600 hm2，P =80%灌溉用水量為652 萬(wàn)m3; 解決灌區(qū)內(nèi)12 887 人、2 800 頭 大牲畜、8 500 頭小牲畜的人畜飲水問(wèn)題，年供水量60 萬(wàn)m3; 向 縣 城 供 水1.88 萬(wàn)m3/d，供 水 量686 萬(wàn)m3/a。同時(shí)，水庫(kù)下放的生態(tài)環(huán)境水為207.8 萬(wàn)m3/a。

2 水庫(kù)工程設(shè)計(jì)措施

2.1 水文設(shè)計(jì)

2.1.1 降雨量及流量分析

本階段選擇徐花屯水文站、大方氣象站作為岔河水庫(kù)水文計(jì)算主要參證站。徐花屯水文站不同長(zhǎng)度系列的年平均流量為1.30 ～1.39 m3/s，大方氣象站不同長(zhǎng)度年平均降水量為1078.2 ～1 120.8 mm。多年平均降水量為1 120.8 mm，流域內(nèi)降水量年內(nèi)極不均勻，豐水期降水量占全年降水量的比例均＞70%，降雨年內(nèi)分配隨空間變化較小。

2.1.2 徑流計(jì)算

根據(jù)《貴州省地表水資源》查出岔河水庫(kù)所在流域的徑流系數(shù)ɑ =0.47，則多年平均徑流深Y =479.0 mm，岔河水庫(kù)壩址以上集雨面積45.3 km2，則壩址斷面多年平均徑流量為2 169 萬(wàn)m3，多年平均流量0.69 m3/s。年徑流變差系數(shù)Cv =0.25，P =80%及P = 95% 來(lái) 水 量 分 別 為1 660.6 萬(wàn)m3及1 325.2 萬(wàn)m3，結(jié)合《貴州省河流枯水調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析成果》，確定岔河水庫(kù)最枯月平均枯水模數(shù)為3.5 L/s·km2，最枯月平均流量158 L/s，最枯日平均枯水模數(shù)為2.0 L/s·km2，最枯日平均流量90.6 L/s。

2.1.3 洪水設(shè)計(jì)

本洪水計(jì)算采用雨洪法和流量法，參照臨近流域水文站觀測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合洪水調(diào)查結(jié)果，綜合確定岔河水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水，本案例介紹雨洪法。

根據(jù)《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》［1］規(guī)定，“雨洪法”計(jì)算公式為修訂1 式:

式中: Qp 為設(shè)計(jì)頻率P 的洪峰流量，m3/s; r1為匯流系數(shù)( r1=0.32) ; f 為流域形狀系數(shù)，0.17( L =16.4) ; J 為主河道坡降J =33‰; F 為流域集雨面積，45.3 km2; C 為洪峰徑流系數(shù)(0.617 ～0.894) 。

根據(jù)修訂1 式及岔河水庫(kù)壩址處流域幾何參數(shù)計(jì)算，得到岔河水庫(kù)壩址不同頻率設(shè)計(jì)洪水，計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 岔河水庫(kù)洪水設(shè)計(jì)成果(雨洪法)

2.2 規(guī)模確定

2.2.1 用水量分析

2.2.1.1 灌溉用水需求

根據(jù)《貴州省農(nóng)村人口人均半畝口糧田水利建設(shè)規(guī)劃》，規(guī)劃新建岔河水庫(kù)，作為近期實(shí)施的水源，主要解決灌區(qū)周邊農(nóng)業(yè)灌溉面積0.13 萬(wàn)hm2。灌區(qū)位于大方縣西南面，涉及大方鎮(zhèn)、高店鄉(xiāng)、小屯鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，農(nóng)作物以玉米、水稻、油菜、小麥、烤煙為主。

《大方縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》［2］明確指出，要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，繼續(xù)加強(qiáng)以農(nóng)田水利為重點(diǎn)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，大力改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。岔河水庫(kù)的興建將從根本上解決灌區(qū)農(nóng)田灌溉問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，加快農(nóng)村脫貧致富的步伐具有重要作用，因而新建本工程是非常迫切和必要的。

2.2.1.2 人畜飲水需求

灌區(qū)及供水系統(tǒng)沿途共涉及大方鎮(zhèn)、高店鄉(xiāng)、小屯鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)共18個(gè)村，人口總數(shù)53 746人。通過(guò)2006—2008年飲水安全工程的實(shí)施，總共解決了12 652人的飲水困難，根據(jù)《畢節(jié)地區(qū)“十一五”農(nóng)村飲水安全總體規(guī)劃》、《畢節(jié)地區(qū)2010—2013年農(nóng)村飲水安全規(guī)劃》，目前仍有約24 611人急需解決飲水安全問(wèn)題。

對(duì)涉及的飲水不安全人口24 611人，其中11 724人飲水安全已作實(shí)施方案設(shè)計(jì)，即將實(shí)施，且水源未涉及岔河水庫(kù)?？鄢炎髟O(shè)計(jì)即將實(shí)施部分，還剩12 887人飲水安全問(wèn)題急需解決。另外，灌區(qū)內(nèi)還有大牲畜2 800頭、小牲畜8 500頭用水急需解決。

2.2.1.3 縣城供水需求

根據(jù)畢節(jié)市城市總體規(guī)劃(2007—2025) 與大方縣縣城總體規(guī)劃修編( 2007—2025) ，到2025年，畢節(jié)中心城區(qū)將與大方縣城等連為一體，形成由12個(gè)城市片區(qū)組團(tuán)組成，城區(qū)建設(shè)用地面積達(dá)99.9 km2、總?cè)丝?00 萬(wàn)人口的大城市。

根據(jù)修編的大方縣城總體規(guī)劃，大方縣城近期2015年，人口分布為老城區(qū)7 萬(wàn)人、新鋪片區(qū)0.5 萬(wàn)人。遠(yuǎn)期2025年，人口分布為老城區(qū)6 萬(wàn)人、新鋪片區(qū)1 萬(wàn)人。

根據(jù)《畢節(jié)市新城區(qū)供水水源工程規(guī)劃》，規(guī)劃對(duì)畢節(jié)城區(qū)及大方城區(qū)近期及遠(yuǎn)期供水水源進(jìn)行配置，根據(jù)規(guī)劃的大方城區(qū)的水源配置，岔河水庫(kù)供水水源主要向大方老城區(qū)和新鋪片區(qū)供水。大方老城區(qū)的城市供水主要由縣城現(xiàn)有供水水源、岔河水庫(kù)、龍?zhí)犊谝こ探M成，新鋪片區(qū)由岔河水庫(kù)供給［3］。

大方縣城現(xiàn)有人口約8 萬(wàn)人，按照計(jì)算的人均綜 合 用 水 量337 L/人·d 計(jì) 算，現(xiàn) 狀 需 水2.7 萬(wàn)m3/d，缺水1.7 萬(wàn)m3/d。

2.2.2 死水位選擇

岔河水庫(kù)死水位的確定，主要按滿足灌區(qū)自流灌溉的水位要求，并且滿足水庫(kù)泥沙淤積和取水口的布置要求而定。水庫(kù)正常使用年限按50 a一遇設(shè)計(jì)，泥沙淤積庫(kù)容205 萬(wàn)m3，壩前淤沙高程為1 409.0 m。灌區(qū)分布高程在1160.0 ～1420.0 m，1981年修建的向陽(yáng)引水隧洞位于庫(kù)區(qū)內(nèi)，隧洞長(zhǎng)1.7 km，斷面1.8 m×2.3 m，比降i =1‰，進(jìn)口底板高程1419.3 m，出口底板高程1 417.5 m。

為了滿足灌區(qū)自流灌溉和利用現(xiàn)有的引水隧洞，將現(xiàn)有的引水隧洞進(jìn)行改建，新建的取水口底板高程1 419.3 m，取水口前淤沙高程為1413.26 m，底孔尺寸b × h =1.6 m×1.6 m。

根據(jù)計(jì)算，水工布置對(duì)取水口最小淹沒(méi)水深1.12 m，按照規(guī)范，為確保安全取水，取水口最小淹沒(méi)深度的要求為1.5 m。故確定死水位為1 424.50 m，相應(yīng)死庫(kù)容為255 萬(wàn)m3。［4］

2.2.3 正常蓄水位選擇

岔河水庫(kù)屬峽谷型水庫(kù)，庫(kù)區(qū)村寨主要分布在高程1 420.0 ～1 460.0 m，庫(kù)區(qū)主要為25°以上的坡耕地和林地，庫(kù)區(qū)無(wú)明顯的淹沒(méi)控制正常蓄水位選擇的條件。

水庫(kù)按照“以需定供”原則，同時(shí)結(jié)合灌區(qū)規(guī)模、城市需水規(guī)模、地質(zhì)條件、水庫(kù)淹沒(méi)、工程投資等經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

由需水量計(jì)算可知，灌溉、人畜飲水及縣城總需水2025年為1 398 萬(wàn)m3。通過(guò)興利調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫(kù)的調(diào)節(jié)庫(kù)容為715 萬(wàn)m3，加上死庫(kù)容255 萬(wàn)m3，正常蓄水位以下庫(kù)容970 萬(wàn)m3，對(duì)應(yīng)的正常蓄水位1 445.0 m。

本次擬定1 443.0、1 445.0、1 447.0 m 3個(gè)正常蓄水位方案，從水庫(kù)供水利用程度、水庫(kù)淹沒(méi)、樞紐工程投資及綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行綜合比較，比選結(jié)果正常蓄水位1445.0 m方案最優(yōu)，可研階段推薦正常蓄水位為1 445.0 m，可研報(bào)告審查意見(jiàn)同意正常蓄水位為1 445.0 m。本階段經(jīng)復(fù)核，正常蓄水位1 445.0 m方案最優(yōu)。

2.2.4 洪水調(diào)節(jié)

岔河水庫(kù)正常蓄水位1 445.0 m，大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，洪峰流量為225 m3/s; 校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1 000a 一遇，洪峰流量為405 m3/s。大壩推薦方案為混凝土面板堆石壩，岸邊側(cè)槽式溢洪道，溢流堰為WES 曲線型適用堰，堰型為正堰，溢流堰寬37 m，溢流堰堰頂高程為1 445.0 m，洪水起調(diào)水位1 445.0 m，起調(diào)庫(kù)容970 萬(wàn)m3。由于下游無(wú)防洪要求，不設(shè)防洪限制水位，起調(diào)水位為1 445 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

工程管理中，機(jī)構(gòu)設(shè)置遵循精簡(jiǎn)原則，通過(guò)合理調(diào)度充分發(fā)揮水庫(kù)效益，發(fā)展節(jié)水技術(shù)提高用水效率。水庫(kù)設(shè)計(jì)階段從設(shè)計(jì)理念、設(shè)備選用、施工、管理等方面遵循國(guó)家的政策、法律、法規(guī)及行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

由于各地情況不同，因此水庫(kù)設(shè)計(jì)要在已有的理論基礎(chǔ)上不斷提高和創(chuàng)新，以促進(jìn)中小型水庫(kù)設(shè)計(jì)建造和安全運(yùn)行，使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］貴州省水利電力廳. 貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)［S］. 貴陽(yáng):貴州省水利電力廳，1983.

［2］大方縣人民政府. 大方縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要［S］. 大方: 大方縣人民政府，2012.

［3］馮長(zhǎng)樺. 中小型水庫(kù)予留防洪庫(kù)容簡(jiǎn)化計(jì)算公式的探討［J］. 水利科技，1978(21) :6 －20.

［4］汪德麟. 貴州省中小型水庫(kù)設(shè)計(jì)徑流年內(nèi)分配存在的問(wèn)題［J］. 貴州水力發(fā)電，2011，25( 04) :1 －5.