□王景浩（河北省承德水文水資源勘測局）

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黃土梁水庫水量損失問題分析及庫損計算

□王景浩（河北省承德水文水資源勘測局）

摘要：水庫建成后會引起天然水流情況的變化，庫區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)、滲漏、水溫、水質等水情都會發(fā)生明顯的變化，水庫的水量損失是指水庫興建前后所造成的水量差值，修建水庫之前，整個庫區(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)損失和滲漏損失進行了水庫水量損失問題的分析及庫損計算，以期對類似工程起到借鑒作用。

關鍵詞：水量損失；分析；庫損計算

1概況

黃土梁水庫的工程任務是調(diào)蓄余缺水量，滿足灌區(qū)2.48萬hm2土地的灌溉用水及人畜用水要求。通過水庫調(diào)蓄，將緩解灌區(qū)春、冬灌缺水問題，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，不僅可改善水庫的運行條件，減少蒸發(fā)及滲漏損失，擺脫洪水威脅，而且年節(jié)水達到1297.13萬m3，在滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，可向所在流域輸送節(jié)余水量，達到對下游下放生態(tài)水的目的。同時可發(fā)展水產(chǎn)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)，其經(jīng)濟效益和生態(tài)效益均十分顯著。

2水量損失問題分析及庫損計算

2.1水庫淹沒區(qū)蒸發(fā)損失分析計算

由于水庫南側目前仍無擋水大壩，隨著水庫有效庫容的逐漸淤積減小，水庫為滿足灌區(qū)正常用水及解決灌區(qū)冬灌及春灌缺水問題所需蓄水位及相應淹沒面積逐漸增大，從而導致庫水在水庫淹沒區(qū)范圍內(nèi)的大量水面蒸發(fā)損失。

目前水庫在能夠滿足灌區(qū)春、冬灌供水要求蓄水位959.01 m下的（相應庫容為4800萬m3）水庫淹沒面積為46.51 km2。除險加固后，水庫設計庫容由原來的4800萬m3縮小至4000萬m3，相應設計蓄水位959.01 m，水面淹沒面積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)強度，以水層深度（mm/月）計；E陸—陸面蒸發(fā)強度，以水層深度（mm/月）計；Fv—建庫增加的水面面積，km2，取水庫總面積。

則△W=1000×（906.35-385）×35=1824.55萬m3。

由于水庫未進行蒸發(fā)觀測，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，概算出的水庫現(xiàn)狀年P=75%保證率的來水情況下年蒸發(fā)損失水量為3407.72萬m3，工程除險加固實施后P=75%保證率的來水情況下年蒸發(fā)損失水量為2312.63萬m3。具體內(nèi)容詳見《水庫灌區(qū)現(xiàn)狀年P=75%保證率的水庫調(diào)節(jié)計算表》和《水庫灌區(qū)除險加固后P=75%保證率的水庫調(diào)節(jié)計算表》。

表1　P=75%保證率來水條件下現(xiàn)狀年庫區(qū)蒸發(fā)損失計算表　單位：萬m3

據(jù)計算，水庫除險加固工程實施后，水庫淹沒面積將減小11.53 km2，水庫庫區(qū)蒸發(fā)損失為3407.74萬m3/a，從而減小水庫淹沒區(qū)的無效蒸發(fā)損失共1095.13萬m3/a。

2.2水庫的滲漏問題分析計算

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

水庫自從建成投產(chǎn)以后，根據(jù)多年的現(xiàn)場觀察，在壩后無洪水淹沒的情況之下，水庫高水位，主壩段壩后即會形成沼澤。水庫內(nèi)低水位，沼澤便會慢慢消失，說明水庫存在比較嚴重的滲漏問題。水庫的滲漏主要包括庫盤滲漏、壩體滲漏及壩基滲漏三種形式，各種滲漏分析計算如下：

2.2.1庫盤滲漏

庫盤滲漏屬深層滲漏，是一個與庫區(qū)水文地質、地形條件等密切相關的空間問題。據(jù)水庫地質資料，地層無粗粒松散結構，不可能形成強滲漏通道，故庫盤滲漏以地下水水平運動為主。即以庫盤下層以砂層結構為主，取滲透系數(shù)K=7×10-3cm/s，水力坡度i=1/4500計，則據(jù)達西定律計算，滲流速度為0.02 m/a，滲流較慢，滲流量非常小。另外，庫盤的滲流受地下水位的頂托，對應的形成深層滲漏，因此水庫滲漏計算中可不考慮庫盤滲漏的影響。

2.2.2壩體滲漏

選用1998年全年實測平均蓄水位958.45 m相應的壩體滲流量來概算，計算采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質土壩滲流計算程序。根據(jù)實測橫斷面，選擇典型計算壩體橫斷面尺寸進行計算，計算結果詳見表2。

表2　水庫主壩壩體年均蓄水位相應的滲流量統(tǒng)計表

2.2.3壩基滲漏

壩基滲漏量計算同樣采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質土壩滲流計算程序，選用1998年全年實測平均蓄水位958.45 m相應的壩基滲流量來計算。計算結果詳見表3。從表3可算出，水庫主壩段壩基年滲漏損失量為589.16萬m3。另經(jīng)過計算，北付壩的壩體滲漏損失為10.21萬m3，壩基滲漏損失為93.04萬m3，所以現(xiàn)狀年水庫總滲漏損失為692.43萬m3。

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

3結語

通過縮小水庫設計庫容下的淹沒面積，減小水庫淹沒區(qū)的蒸發(fā)及庫盤滲漏損失，年節(jié)水可達到1297.13萬m3。在滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時，可向相關流域輸送節(jié)余水量，達到對流域下游下放生態(tài)水的目的。同時可發(fā)展水產(chǎn)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)，其經(jīng)濟效益和生態(tài)效益均十分顯著。同時，通過對水庫大壩（含主壩及付壩）外側進行抗沖保護工程措施，提高水庫大壩抗洪能力，使水庫工程在汛期能夠安全運行?？傊撍畮斐U加固除了保證和促進灌區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定以外，還將對下游流域生態(tài)環(huán)境的改善起非常重要的作用。

表3　水庫主壩年均蓄水位相應的壩基滲流量統(tǒng)計表

參考文獻

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

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

（責任編輯：薛靜）

中圖分類號：TV131

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0037-02

收稿日期：2016-04-25