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        雷山縣大塘水庫(kù)工程死水位的選擇

        2020-03-22 13:34:06諶洪濤雷俊東
        建材與裝飾 2020年5期
        關(guān)鍵詞:懸移質(zhì)大塘輸沙量

        諶洪濤 雷俊東

        (黔東南州水利電力勘察設(shè)計(jì)院 貴州黔東南 556000)

        1 工程概況

        雷山縣大塘水庫(kù)位于大塘鎮(zhèn)中心鎮(zhèn)上游大塘河,距大塘鎮(zhèn)政府約1.1km,距雷山縣城約13km。壩址以上流域面積7.52km2,主河長(zhǎng)6.68km,平均坡降58.8‰,壩址處河床高程951.5m,流域形狀系數(shù)0.168,流域幾何特征值10.4。

        根據(jù)《貴州省“十三五”水利發(fā)展規(guī)劃》、《黔東南苗族侗族自治州“十三五”水利發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》、《貴州省黔東南州雷山縣極貧鄉(xiāng)鎮(zhèn)大塘鎮(zhèn)總體規(guī)劃(2016-2030)》、《貴州省鄉(xiāng)鄉(xiāng)有穩(wěn)定供水水源工程規(guī)劃(2016-2020年)》、《雷山縣縣城總體規(guī)劃2011-2030》,大塘水庫(kù)定位為雷山縣大塘鎮(zhèn)區(qū)域骨干調(diào)蓄工程,主要任務(wù)為對(duì)徑流進(jìn)行調(diào)節(jié),保障當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水安全,支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展。工程建設(shè)后,年供水量為272.2萬(wàn)m3,將解決大塘中心鎮(zhèn)和周邊5個(gè)村共計(jì)30020人、周邊學(xué)校學(xué)生8593人的安全飲水,同時(shí),將解決周邊村寨1500畝耕地灌溉用水。

        大塘水庫(kù)壩址以上集雨面積7.52km2,多年平均入庫(kù)徑流量665萬(wàn)m3,多年平均入庫(kù)流量為0.21m3/s。水庫(kù)P=0.5%校核洪水位996.523m,總庫(kù)容121萬(wàn)m3,水庫(kù)正常蓄水位為993.00m,相應(yīng)庫(kù)容96.7萬(wàn)m3,死水位964.00m,相應(yīng)庫(kù)容3.67萬(wàn)m3,興利庫(kù)容93.03萬(wàn)m3,庫(kù)容系數(shù)14%,為年調(diào)節(jié)水庫(kù)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2017),工程等別為Ⅳ等,工程規(guī)模為小(1)型。大塘水庫(kù)工程建設(shè)后,年供水量為272.2萬(wàn)m3。

        2 死水位的確定

        大塘水庫(kù)兼具人飲及灌溉功能,影響死水位的主要因素有水庫(kù)淤沙、取水口最小淹沒(méi)深、灌區(qū)及集鎮(zhèn)供水區(qū)域高程。

        大塘水庫(kù)灌區(qū)主要分布在大塘鎮(zhèn)政府下游,海拔高程比水庫(kù)壩址低,對(duì)死水位限制較小。擬建水廠(chǎng)最高高程957.00m,人畜飲水及灌溉區(qū)域主要分布于860~960m之間,故本階段確定死水位的主要因素是以滿(mǎn)足泥沙淤積為要求,結(jié)合取水設(shè)施以及最小淹沒(méi)深來(lái)確定死水位。

        2.1 泥沙淤積計(jì)算

        流域泥沙,主要來(lái)源于流域內(nèi)水土流失。因流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)泥沙資料,故泥沙參數(shù)主要依據(jù)《貴州省地表水資源》及其附圖,結(jié)合踏勘選取。根據(jù)“貴州省懸移質(zhì)多年平均年侵蝕模數(shù)分區(qū)圖”,本流域的懸移質(zhì)多年平均年侵蝕模數(shù)在50~100t/km2與100~200t/km2之間。大塘河流域植被好,區(qū)域內(nèi)分布有亞熱帶常綠闊葉林與落葉混交林,流域內(nèi)水土流失不嚴(yán)重,河流輸沙量較小。根據(jù)等值線(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況,取懸移質(zhì)多年平均輸沙量模數(shù)為100t/km2,則懸移質(zhì)多年平均輸沙量為752t,多年平均含沙量為0.113kg/m3,多年平均輸沙率為0.024kg/s;推移質(zhì)輸沙量按懸移質(zhì)的20%考慮,則推移質(zhì)多年平均輸沙量為150.4t。大塘水庫(kù)年輸沙量為902.4t。

        大塘水庫(kù)壩址正常蓄水位993.0m,正常蓄水位以下庫(kù)容96.7萬(wàn)m3,總庫(kù)容為121萬(wàn)m3,水庫(kù)規(guī)模為?。?)型,泥沙淤積按50年計(jì)算。本次采用多年平均排沙比法推算泥沙淤積量。

        多年平均排沙比法:

        V沙=(1-η)G·F·T/γs+0.2G·F·T/γs

        式中:V沙——水庫(kù)泥沙T年淤積庫(kù)容(萬(wàn)m3);

        1—η——水庫(kù)攔沙率;

        G——多年平均輸沙模數(shù)(100t/km)2;

        F——集雨面積(7.52km2);

        T——泥沙淤積年限(50年);

        γs——泥沙容重(1.3t/m3)。

        根據(jù)徑流計(jì)算成果,壩址斷面多年平均徑流量665萬(wàn)m3,Vw/W入=0.145,查《泥沙設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的“攔沙率”經(jīng)驗(yàn)關(guān)系曲線(xiàn)(見(jiàn)圖1),大塘水庫(kù)攔沙率約為92%。壩址斷面多年平均懸移質(zhì)輸沙量752t,推移質(zhì)按懸移質(zhì)的20%計(jì),則推移質(zhì)輸沙量150.4t,輸沙總量902.4t,泥沙容重按1.3t/m3,年輸沙量694.15m3,推移質(zhì)為全部淤積,50年泥沙淤積量為4.15萬(wàn)t,泥沙淤積體積為3.24萬(wàn)m3;不同年限壩址壩前淤沙高程計(jì)算成果見(jiàn)表1。

        圖1 蓄水水庫(kù)多年平均攔沙率經(jīng)驗(yàn)關(guān)系

        表1 大塘水庫(kù)壩址泥沙淤積計(jì)算成果

        2.2 淹沒(méi)水深計(jì)算

        根據(jù)表1計(jì)算成果,50年設(shè)計(jì)壩前淤積高程為959.23m,進(jìn)口底板高程應(yīng)高于壩前淤積高程,本次設(shè)計(jì)取進(jìn)口底板高程為960.00m,進(jìn)口閘門(mén)段孔口尺寸設(shè)計(jì)為1.5m×1.5m。

        根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 285—2003),有壓進(jìn)水口從防止產(chǎn)生貫通式漏斗漩渦考慮,進(jìn)口頂部低于最低水位的最小淹沒(méi)深度按下式計(jì)算:

        式中:S——閘門(mén)頂板高程以上最小淹沒(méi)深度,m;

        C——進(jìn)水口形狀系數(shù),取0.55;

        v——閘孔斷面平均流速,取0.5m/s;

        d——閘孔高度,取1.5m;

        經(jīng)計(jì)算,S=0.34m。

        2.3 壩址死水位的選擇

        根據(jù)計(jì)算,壩址處50年設(shè)計(jì)壩前淤積高程為959.23m,水平淤積高程為963.35m。進(jìn)水口底板高程為960.00m,淹沒(méi)水深0.34m。根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 285—2003),最小淹沒(méi)深度不應(yīng)小于1.5~2m。且死水位不應(yīng)小于水平淤積高程963.35m。取水口應(yīng)保證在淤沙高程以上并滿(mǎn)足最小淹沒(méi)深度要求,滿(mǎn)足《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 285—2003)的要求。綜合以上各點(diǎn)要求,本次死水位取值范圍應(yīng)為963.35m~963.5m,最終本項(xiàng)目死水位定為964.00m,死庫(kù)容3.67萬(wàn)m3。

        3 結(jié)語(yǔ)

        大塘水庫(kù)死水位選擇,首先是確定受水區(qū)域灌區(qū)及集鎮(zhèn)供水高程,根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定本階段影響死水位的主要因素是泥沙淤積及最小淹沒(méi)深。然后根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)規(guī)范,計(jì)算出壩前淤積高程、水平淤積高程、最小淹沒(méi)深等參數(shù),得出合理的死水位取值范圍,最后結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)需要,確定最終死水位為964.00m。

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