宋　亮

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110003)

人工湖設(shè)計(jì)需水量分析與計(jì)算

宋亮

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110003)

摘要：根據(jù)昌圖縣工業(yè)園區(qū)發(fā)展規(guī)劃，擬建一座人工湖，設(shè)計(jì)并計(jì)算人工湖需水量，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，選取北洼子與王家油房?jī)勺畮?kù)為水源。因地區(qū)缺乏實(shí)測(cè)徑流資料，采用參數(shù)等值線法計(jì)算北洼子水庫(kù)與王家油房水庫(kù)多年平均及75%保證率下的來(lái)水量，根據(jù)水庫(kù)調(diào)節(jié)方法與原則，進(jìn)行兩座水庫(kù)供水調(diào)節(jié)計(jì)算，根據(jù)水庫(kù)實(shí)際供水量，以定供需，確定人工湖用水量，從而為人工湖設(shè)計(jì)提供有力的保證。

關(guān)鍵詞：參數(shù)等值線法；需水量；保證率；水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算；人工湖

昌圖縣工業(yè)園區(qū)位于昌圖縣老四平鎮(zhèn)，根據(jù)區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，需要修建一座人工湖，為此需要解決人工湖需水量，通過(guò)實(shí)地調(diào)查，可供選取的水源主要有兩座水庫(kù),其中，北洼子水庫(kù)位于昌圖縣老四平鎮(zhèn)，建于遼河三級(jí)支流太平河中上游，水庫(kù)上游河長(zhǎng)10.39 km，河道平均比降1.8‰，水庫(kù)控制面積35.8 km2，是一座小(Ⅰ)型水庫(kù)[1]；王家油房水庫(kù)位于昌圖縣老四平鎮(zhèn)王家油房村，壩址以上集水面積7.02 km2，壩址以上河長(zhǎng)2.46 km，河道平均比降1.80‰，是一座小(Ⅱ)型水庫(kù)[2]。為了保證水源的充足，將兩座水庫(kù)水量聯(lián)合調(diào)度供給人工湖，通過(guò)計(jì)算水庫(kù)來(lái)水量、人工湖設(shè)計(jì)蓄水量，進(jìn)行水庫(kù)調(diào)節(jié)，分析在人工湖設(shè)計(jì)蓄水量的情況下，水庫(kù)能夠供給的水量，以定供需，確定人工湖實(shí)際需水量。

1來(lái)水量分析計(jì)算

根據(jù)實(shí)地調(diào)查水庫(kù)所處河流情況，由于該地區(qū)缺乏實(shí)測(cè)徑流資料，設(shè)計(jì)年徑流量無(wú)法直接求出，因此采用參數(shù)等值線法對(duì)水庫(kù)多年平均年來(lái)水量進(jìn)行推求計(jì)算。

1.1多年平均年徑流量

根據(jù)《遼寧省水文手冊(cè)》，當(dāng)流域面積較小，位于兩根等值線之間時(shí)，可用比例內(nèi)插法求出重心處的徑流深，無(wú)資料地區(qū)采用式(1)計(jì)算多年平均年徑流量。

(1)

根據(jù)《遼寧省水文手冊(cè)》中“多年平均年徑流深等值線圖”查得水庫(kù)所在河流多年平均徑流深為85 mm。北洼子水庫(kù)集水面積為35.8 km2，王家油坊水庫(kù)集水面積為7.02 km2，由式(1)計(jì)算得到北洼子水庫(kù)多年平均來(lái)水量為304.3萬(wàn)m3；王家油坊水庫(kù)多年平均來(lái)水量為59.67萬(wàn)m3。

1.2不同頻率下多年平均年徑流量

根據(jù)《遼寧省水文手冊(cè)》，不同保證率下多年平均年徑流量采用式(2)計(jì)算。

(2)

結(jié)合水庫(kù)所在區(qū)域，根據(jù)《遼寧省水文手冊(cè)》中“年徑流變差系數(shù)Cv等值線圖”查得水庫(kù)所在河流年徑流變差系數(shù)Cv=0.6,Cs=2Cv。

由式(2)推求出水庫(kù)不同頻率下多年平均年來(lái)水量，主要計(jì)算了5種不同頻率下年徑流量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。同時(shí)，計(jì)算了75%保證率下的水庫(kù)來(lái)水過(guò)程，詳見(jiàn)表3。

表1　不同頻率對(duì)應(yīng)的Kp值

表2　不同保證率下年徑流量計(jì)算表

表3　水庫(kù)75%保證率下來(lái)水過(guò)程計(jì)算表

2人工湖需水量設(shè)計(jì)

2.1損失量計(jì)算

因人工湖滲漏條件不明確，在此只考慮蒸發(fā)損失。根據(jù)《遼寧省水文手冊(cè)》，查得區(qū)域多年平均降水量為620 mm，多年平均水面蒸發(fā)量(20 cm口徑)為1524 mm，水文分區(qū)Ⅲ7對(duì)水體蒸發(fā)折算系數(shù)為K=0.62。因此，年蒸發(fā)損失量為410 mm。蒸發(fā)損失量月分配見(jiàn)表4。

表4　蒸發(fā)損失量月分配

2.2需水量計(jì)算

擬建的人工湖湖面面積40 hm2，設(shè)計(jì)水深1.5 m，經(jīng)計(jì)算一次性蓄滿人工湖，需水量為60萬(wàn)m3。擬定在5月1日蓄水，假定人工湖已存有一定蓄水量，為需水量的1/3，即20萬(wàn)m3，為此需要補(bǔ)水40萬(wàn)m3。為保證湖水水質(zhì)清潔，每年換水4次，換水量為需水量的50%。

2.3人工湖總用水量

人工湖總用水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5　人工湖總用水量

3水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算

3.1損失量計(jì)算

因水庫(kù)所在區(qū)域?yàn)闊o(wú)資料地區(qū)，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算水庫(kù)損失量，首先確定興利庫(kù)容70%相應(yīng)庫(kù)容為水庫(kù)計(jì)算庫(kù)容，計(jì)算見(jiàn)式(3)。

(3)

式中：V計(jì)為興利庫(kù)容70%相應(yīng)庫(kù)容，萬(wàn)m3；V死為水庫(kù)死庫(kù)容，萬(wàn)m3；V興為水庫(kù)興利庫(kù)容，萬(wàn)m3。

北洼子水庫(kù)死水位為95.5 m，死庫(kù)容為16.5萬(wàn)m3，正常蓄水位為97.0 m，興利庫(kù)容為18.5萬(wàn)m3；王家油房水庫(kù)死水位為95.5 m，死庫(kù)容為4.5萬(wàn)m3，正常蓄水位為97.3 m，興利庫(kù)容為13.2萬(wàn)m3。按照式(3)計(jì)算得到北洼子水庫(kù)計(jì)算庫(kù)容為29.45萬(wàn)m3；王家油坊水庫(kù)計(jì)算庫(kù)容為13.74萬(wàn)m3。

根據(jù)水庫(kù)H～V曲線查得H，再以H～A曲線得到A(V死+0.7 V興)，根據(jù)《昌圖縣老四平鎮(zhèn)北洼子水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》和《昌圖縣王家油房水庫(kù)重點(diǎn)調(diào)查復(fù)核報(bào)告》，查得北洼子水庫(kù)對(duì)應(yīng)的庫(kù)面面積為15.4萬(wàn)m2，王家油坊水庫(kù)對(duì)應(yīng)的庫(kù)面面積為9萬(wàn)m2。根據(jù)水庫(kù)所在區(qū)域，年蒸發(fā)損失深度為410 mm，按照中等地質(zhì)條件，水庫(kù)年滲漏損失深度為500 mm。

水庫(kù)損失量計(jì)算見(jiàn)式(4)。

(4)

式中：W損失為水庫(kù)年總損失量，萬(wàn)m3；W蒸發(fā)為水庫(kù)年蒸發(fā)損失深度，mm；W滲漏為水庫(kù)年滲漏損失深度，mm；A為水庫(kù)水面面積，萬(wàn)m2。

由式(4)計(jì)算得，北洼子水庫(kù)年損失量為14萬(wàn)m3，各月平均損失量為1.2萬(wàn)m3；王家油坊水庫(kù)年損失量為8.2萬(wàn)m3，各月平均損失量為0.7萬(wàn)m3。

3.2調(diào)節(jié)計(jì)算

水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算原則：

(1)根據(jù)水量平衡原理，逐月進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算[3]。

(2)以水庫(kù)死水位作為調(diào)節(jié)水位下限，以水庫(kù)正常蓄水位作為調(diào)節(jié)水位上限，起調(diào)水位為正常蓄水位即滿庫(kù)開始，北洼子水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容18.5萬(wàn)m3，王家油房水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容為13.2萬(wàn)m3，滿庫(kù)起調(diào)。

(3)北洼子水庫(kù)在王家油坊水庫(kù)上游，兩座水庫(kù)為串聯(lián)水庫(kù)，首先對(duì)北洼子水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，如果出現(xiàn)水庫(kù)不能滿足人工湖需水量要求，則由王家油坊水庫(kù)作為補(bǔ)給，再對(duì)王家油坊水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。

(4)北洼子水庫(kù)棄水量作為王家油坊水庫(kù)來(lái)水量。

根據(jù)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算原則，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6、表7。

通過(guò)對(duì)北洼水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算，北洼水庫(kù)年可供水量133.76萬(wàn)m3，北洼水庫(kù)供水后人工湖年缺水量38.08萬(wàn)m3，需要再由王家油坊水庫(kù)供水，補(bǔ)給人工湖所缺需水量。

表6　75%保證率下北洼子水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果　 萬(wàn)m3

表7　75%保證率下王家油坊水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果 　 萬(wàn)m3

由表7可知，根據(jù)兩座水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，在75%保證率下不能完全滿足人工湖總用水量需求，人工湖擬設(shè)計(jì)需水總量為171.84萬(wàn)m3，實(shí)際可供水量167.02萬(wàn)m3，缺水量為4.82萬(wàn)m3。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)人工湖設(shè)計(jì)需水量及水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫(kù)能夠供給人工湖的水量不能滿足設(shè)計(jì)的需水量要求，存在一定的缺水量，為此以定供需，按照水庫(kù)實(shí)際供水量來(lái)設(shè)計(jì)人工湖。同時(shí)本文計(jì)算人工湖未考慮滲漏損失、無(wú)來(lái)水量資料(采用無(wú)資料地區(qū)進(jìn)行的計(jì)算)、水庫(kù)上游用水資料、人工湖設(shè)計(jì)需水量制度及水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行狀況等因素影響，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，人工湖實(shí)際可用水量要小于本次計(jì)算結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]昌圖水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院.昌圖縣老四平鎮(zhèn)北洼子水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].昌圖:昌圖水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，2008.

[2]遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院.昌圖縣王家油房水庫(kù)重點(diǎn)調(diào)查復(fù)核報(bào)告[R].沈陽(yáng)：遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，2013.

[3]周毅.水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度中長(zhǎng)系列與典型年調(diào)節(jié)計(jì)算方法探討與應(yīng)用[J].中國(guó)水能及電氣化，2011( 7):35-39.

Analysis and calculation of artificial lake design water demand

SONG Liang

(LiaoningriverwaterresourcesandhydropowerengineeringconstructionsupervisionCo.,Ltd.Shenyang110003,China)

Abstract：According to Changtu county industrial park development, an artificial lake will be built, whose capacity is needed to design and calculate. In the paper, combined with field surveys, two reservoirs were selected to supply water, which is respectively Beiwazi reservoir and Wangjiayoufang reservoir. Due to lack of area measured runoff data, the parameter contour method was applied to calculate the inflow between annual average rate and 75% guaranteed rate. According to the methods and principles of regulating reservoir, the two reservoirs supply adjustment calculation is concluded. Referred to the actual water supply of reservoirs, make sure the capacity of artificial lake determined by water supply and demand, which can provide a stong guarantee for the design of the artificial lake.

Key words：parameter contour method; water demand; guaranteed rate; reservoir regulation computing; artificial lake

作者簡(jiǎn)介：宋亮(1983-),男，工程師,主要從事水利工程管理工作。

中圖分類號(hào)：TV213.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)06-0038-04