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        中部引黃工程汾陽供水區(qū)調(diào)蓄庫容計算

        2017-11-24 02:16:14
        山西水利 2017年10期
        關(guān)鍵詞:工程

        張 敏

        (山西省水利水電勘測設(shè)計研究院,山西 太原 030024)

        中部引黃工程汾陽供水區(qū)調(diào)蓄庫容計算

        張 敏

        (山西省水利水電勘測設(shè)計研究院,山西 太原 030024)

        根據(jù)中部引黃工程的分水口、配水量以及汾陽市的經(jīng)濟發(fā)展和缺水情況,確定供水區(qū)為汾陽市的傾斜平原區(qū)和平原區(qū),并根據(jù)地形條件布置3座調(diào)蓄水庫,經(jīng)過徑流調(diào)節(jié)和洪水調(diào)節(jié)計算,確定調(diào)蓄水庫的總庫容為1421萬m3。

        大水網(wǎng);配水量;調(diào)蓄庫;調(diào)節(jié)計算;汾陽供水區(qū)

        汾陽市位于山西省腹地偏西,呂梁山東麓,太原盆地西緣。水資源時空分布不均,地下水位持續(xù)下降,水資源供需矛盾日益突出,已成為制約全市發(fā)展的瓶頸。

        中部引黃工程是山西大水網(wǎng)規(guī)劃“兩縱十橫”中第四橫“呂梁線”的骨干工程,供水范圍為山西省的4市16個縣(市、區(qū)),規(guī)劃供水6.02億m3,中部引黃工程在孝義市的下堡鎮(zhèn)設(shè)置汾孝介支線分水口,向汾陽市的總分配水量為3 550萬m3,其中工業(yè)1 320萬m3,農(nóng)業(yè)2 170萬m3,生活60萬m3。

        汾陽市社會經(jīng)濟較為發(fā)達的區(qū)域為文峪河以西、峪道河以南的傾斜平原區(qū)和平原區(qū),該區(qū)域內(nèi)新興工業(yè)園區(qū)較多,農(nóng)田分布較廣,現(xiàn)有的供水工程已無法滿足該區(qū)域的需水要求。中部引黃工程汾陽市供水區(qū),分為三泉焦化工業(yè)園區(qū)、文峰工業(yè)園區(qū)、中小型企業(yè)園區(qū)和廢舊輪胎綜合加工利用產(chǎn)業(yè)園區(qū)4個園區(qū),以及虢義河灌區(qū)、陽城河灌區(qū)、董寺河灌區(qū)和禹門河灌區(qū)4個灌區(qū)。

        1 規(guī)劃指導(dǎo)原則

        1.1 指導(dǎo)原則

        要與中部引黃工程有效銜接,嚴(yán)格按照中部引黃工程確定的分水口和分配水量,結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展和缺水狀況,合理確定供水區(qū)范圍,做好配套工程規(guī)劃。取水方式為全年不引水期68 d,引水期297 d均勻引水,引水流量1.38 m3/s。

        優(yōu)先滿足城鄉(xiāng)居民生活用水,兼顧工業(yè)和農(nóng)業(yè)用水,充分發(fā)揮中部引黃工程的綜合效益。

        供水線路全部采用管道輸水,最大程度避免水量的滲漏損失,并采用《山西省用水定額》對園區(qū)企業(yè)用水進行復(fù)核計算。

        工程線路布置時盡量自流,減少供水成本,調(diào)蓄庫位置選擇時避開煤田采空區(qū)。

        供水覆蓋區(qū),嚴(yán)格控制地下水的開采。

        1.2 水平年

        現(xiàn)狀年為2010年,近期水平年為2020年,遠期水平年為2030年。城鎮(zhèn)生活和工業(yè)供水保證率為95%,灌溉用水保證率為50%。

        2 供水區(qū)水資源供需平衡分析

        2.1 城鎮(zhèn)生活

        城鎮(zhèn)生活用水戶為陽城商貿(mào)物流經(jīng)濟開發(fā)區(qū),該產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃城鎮(zhèn)人口15萬人,取水定額為90L/人·d,年用水量為493萬m3,考慮10%損失后,城鎮(zhèn)生活需水量為548萬m3。中部引黃工程向城鎮(zhèn)生活的配水量為60萬m3,不能滿足該經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的生活需水要求,不足部分由其他工程解決。

        2.2 城鎮(zhèn)工業(yè)

        工業(yè)需水為4個工業(yè)園區(qū)的需水量,三泉工業(yè)園區(qū)需水量650萬m3,文峰工業(yè)園區(qū)需水量350萬m3,中小型企業(yè)園區(qū)需水量111萬m3,廢舊輪胎綜合加工利用產(chǎn)業(yè)園區(qū)需水量200萬m3,總需水量1 311萬m3。中部引黃工程向城鎮(zhèn)工業(yè)的配水量為1 320萬m3,可以滿足工業(yè)園區(qū)1 311萬m3的需水量要求。

        2.3 農(nóng)業(yè)灌溉

        由于中部引黃工程分配的水量有限,將中部引黃工程作為灌區(qū)的補充灌溉水源。灌區(qū)主要種植蔬菜、核桃、玉米和高粱等作物,根據(jù)各個灌區(qū)的作物種類、種植比例和灌水習(xí)慣計算補充灌溉需水量。4個灌區(qū)灌溉面積21.1萬畝,灌溉需水量為1.41萬hm2。

        中部引黃工程向農(nóng)業(yè)灌溉的配水量為2 170萬m3,可以滿足灌區(qū)補充灌溉2 054.8萬m3的需水要求。

        3 調(diào)蓄庫規(guī)模確定

        3.1 調(diào)蓄庫確定

        由于中部引黃工程為不均勻供水,部分時段來水不能滿足需水要求,需興建調(diào)蓄水庫對來水調(diào)蓄后向供水區(qū)供水。

        中部引黃工程汾陽市的供水區(qū)位于汾陽市經(jīng)濟較發(fā)達的平原區(qū),宜將調(diào)蓄庫興建于邊山地區(qū),并承擔(dān)汾陽市的一部分防洪任務(wù)。根據(jù)汾陽市的地形條件,避開煤礦采空區(qū),擬新建北榆苑水庫、河北水庫和花枝水庫3個調(diào)蓄水庫。

        3.2 供水流程

        根據(jù)調(diào)蓄水庫和用水戶的地理位置和調(diào)蓄水庫可能形成的庫容,合理配置調(diào)蓄水庫和用水戶。

        供水流程,引黃水自分水口首先進入北榆苑水庫,經(jīng)水庫調(diào)蓄后向三泉工業(yè)園區(qū)、中小型企業(yè)園區(qū)、虢義河灌區(qū)、陽城河灌區(qū)和禹門河灌區(qū)供水;再進入河北水庫調(diào)蓄后,向文峰工業(yè)園區(qū)、廢舊輪胎綜合加工利用產(chǎn)業(yè)園區(qū)和陽城商貿(mào)物流經(jīng)濟開發(fā)區(qū)供水;最后引黃水進入花枝水庫,向董寺河灌區(qū)供水。

        3.3 調(diào)蓄庫庫容

        3.3.1 調(diào)蓄庫水文基本資料

        擬建的3座調(diào)蓄水庫均為小型水庫,洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計,300年一遇校核。3座水庫控制流域均屬于無資料地區(qū),入庫徑流、洪水和泥沙均采用《山西省水文計算手冊》中提供的方法進行計算。

        北榆苑水庫位于南馬莊水庫壩下,接受南馬莊水庫的下泄洪水和出庫泥沙。將報廢后的南馬莊水庫改建為南馬莊淤地壩,攔截上游河道內(nèi)泥沙,用來減小下游北榆苑水庫的規(guī)模。南馬莊水庫控制流域面積86.4 km2,多年平均徑流量57萬m3,95%年份徑流量2萬m3。30年一遇洪水洪峰流量184 m3/s,24 h洪量199萬m3;300年一遇洪水洪峰流量432 m3/s,24 h洪量423萬m3。多年平均來沙量14萬m3。

        河北水庫為旁引水庫,不考慮洪水和泥沙入庫。

        花枝水庫控制流域面積15 km2,多年平均徑流量6萬m3,95%年份徑流量0.1萬m3;30年一遇洪水洪峰流量60 m3/s,24 h洪量48萬m3;300年一遇洪水洪峰流量124 m3/s,24 h洪量100萬m3;多年平均入庫沙量2萬m3。

        3.3.2 死庫容

        根據(jù)規(guī)劃的調(diào)蓄水庫的庫容曲線、來沙和排沙情況以及取水條件確定水庫的死庫容。

        規(guī)劃的調(diào)蓄水庫設(shè)有溢洪道和排沙洞,泥沙淤積年限為20年,排沙比20%。將入庫泥沙全部堆積于壩前,確定泥沙庫容,預(yù)留一定的取水高程后確定水庫的死庫容。

        北榆苑水庫的泥沙庫容為南馬莊水庫的排沙量,共56萬m3,考慮取水預(yù)留后確定死庫容為70萬m3。

        河北水庫沒有泥沙入庫,只考慮取水因素,死庫容3萬m3。

        花枝水庫泥沙庫容28.2萬m3,考慮取水預(yù)留,相應(yīng)的死庫容為37萬m3。

        3.3.3 調(diào)節(jié)庫容

        水庫的調(diào)節(jié)庫容由徑流調(diào)節(jié)確定。由于3個調(diào)蓄水庫當(dāng)?shù)貜搅骱苄?,調(diào)節(jié)庫容只考慮中部引黃工程水量所需要的庫容。

        采用日調(diào)節(jié)徑流調(diào)節(jié)計算,確定調(diào)蓄水庫的調(diào)節(jié)庫容。將每個調(diào)蓄水庫的來水過程系列和工農(nóng)業(yè)用水戶的用水過程系列,按時歷列表法進行逐日的水量平衡計算,同時考慮蒸發(fā)和滲漏損失;當(dāng)來水大于用水時,向用水戶供水的同時水庫蓄水,當(dāng)來水小于用水時,從水庫向用水戶供水。

        經(jīng)計算,北榆苑水庫的調(diào)節(jié)庫容為700萬m3,供水量2 709.1萬m3;河北水庫調(diào)節(jié)庫容為340萬m3,供水量610萬m3;花枝水庫調(diào)節(jié)庫容為120萬m3,供水量115.7萬m3。調(diào)蓄庫的調(diào)節(jié)庫容和供水量見表1。

        表1 各調(diào)蓄水庫調(diào)蓄庫容及供水量表

        3.3.4 調(diào)洪庫容

        根據(jù)調(diào)蓄水庫的洪水過程線和水位-庫容-泄量曲線,按靜庫容曲線進行洪水調(diào)節(jié)計算,確定水庫的調(diào)洪庫容。調(diào)蓄水庫的溢洪道未布設(shè)閘門,堰頂高程與水庫的正常蓄水位齊平,洪水調(diào)節(jié)的起調(diào)水位為正常蓄水位。

        經(jīng)過洪水調(diào)節(jié),得出北榆苑水庫的調(diào)洪庫容為140萬m3,花枝水庫的調(diào)洪庫容為11萬m3。河北水庫沒有洪水入庫。

        3.3.5 調(diào)蓄庫規(guī)模

        調(diào)蓄水庫的總庫容為死庫容、調(diào)節(jié)庫容和調(diào)洪庫容之和。3座調(diào)蓄庫總庫容1 421萬m3,其中,北榆苑水庫總庫容910萬m3,河北水庫總庫容為343萬m3,花枝水庫總庫容為168萬m3,調(diào)蓄庫庫容特征詳見表2。

        表2 調(diào)蓄庫庫容特征表

        4 小結(jié)

        根據(jù)中部引黃工程向汾陽市的供水量和供水區(qū)用水戶的需水量分析,擬在汾陽市新建3座調(diào)蓄水庫;通過進行3座調(diào)蓄水庫的泥沙淤積分析、中部引黃工程水量的徑流調(diào)節(jié)計算和水庫的洪水調(diào)節(jié)計算,確定調(diào)蓄水庫的規(guī)模和水庫的供水量,最終確定3座水庫的總庫容為1 421萬m3。

        TU991.34+1

        C

        1004-7042(2017)10-0039-02

        張敏(1980-),女,2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水文及水資源專業(yè),工程師。

        2017-08-17;

        2017-09-25

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