浅析塘坝等小型蓄水工程的水文与水力计算

2013-01-31张立红

中国科技信息 2013年6期

关键词：洪量库容蓄水

王茜张立红李淼

佳木斯水文局，黑龙江佳木斯 154002

浅析塘坝等小型蓄水工程的水文与水力计算

王茜张立红李淼

佳木斯水文局，黑龙江佳木斯 154002

塘坝是在山区或丘陵地区修筑的一种小型蓄水工程，拦截和贮存当地地表径流的蓄水量不足10万的蓄水设施。用来积聚附近的雨水和泉水以灌溉农田，塘坝作为抗旱蓄水工程越来越受到水利部门和农民的重视。随着我省小I和小II型水库除险加固工程临近尾声，众多小塘坝成为下一步的整治目标，本文以集贤县新立塘坝的设计过程为例，简要说明塘坝等小型蓄水工程的水文与水利计算过程。

塘坝；蓄水工程；水文与水力计算

1 基本情况

2 水文

2.1 测站分布

集贤县新立塘坝附近无水文资料，只有邻近流域四方台站水文资料与其最相近,1962年建站,有45年实测水文资料,且塘坝处与四方台站两处自然地理特征和降水量相近，因此本次水文计算采用水文比拟法和水文图集法两种方法进行。

2.2 径流

本次新立塘坝年径流采用以水文比拟法计算的径流深成果。多年平均年径流深R0=60mm，变差系数Cv=0.64，再由Cs=2.0Cv，设计保证率P=75%，查得Kp=0.54，分别计算坝址处多年平均年径流量和P=75%设计年径流

2.3 洪水

2.3.1 洪水特性

塘坝处洪水多发生在7、8、9月份，7、8、9月份出现的洪水次数占总数的80%。

2.3.2 设计洪水

本次设计洪水计算根据黑龙江省水利厅1996年颁发的《黑龙江省水文图集》并参考四方台站设计洪水成果进行选用，洪水过程线采用概化过程线法进行计算。

(1)设计洪峰

由渗透矩阵叠加原则可以看出，整体渗透矩阵中的元素kij仅仅与i节点和j节点在含有该节点单元的局部位置有关系，与叠加时选择单元的先后顺序没有关系。因此，本文在编制程序时，首先分别对裂隙系统和孔隙系统进行整体渗透矩阵的组装，最终对所有节点进行统一编号，组装成整个渗流系统的整体渗透矩阵。

由《黑龙江省水文图集》成果图17-图18查得最大流量参数参考四方台站设计洪水成果进行修正，根据相应频率模比系数Kp，根据公式：

分别计算设计标准及校核标准洪峰流量。

(2)试算概化过程线总历时T

①计算洪水集中段历时t⑤⑥⑦

t=0.22F0.412（t以天计，F以平方公里计）

②洪量计算

由《黑龙江省水文图集》成果图19-图22查得最大流量参数参考四方台站设计洪水成果进行修正，根据相应频率模比系数Kp，根据公式分别计算设计标准及校核标准一日、三日洪量。

③一次集中洪量计算

当t＜3天

式中：t以天计，Wt以万立方米计

④计算概化过程线洪水总历时

比较t与T，两者接近可用概化线计算洪水过程，两者相差较大，则假设一个洪水集中段历时t,重新计Wt，T，直至两者较近为所求。最大24小时洪量（W24）与最大一日洪量（W1）比值取1.16。设计标准及校核标准洪峰、洪量成果见表1。

计算洪水集中段历时t、集中洪量Wt。

3 水利计算

新立塘坝工程的主要任务是灌溉农田，其工程规模主要取决于农田灌溉面积，本次灌溉面积为105亩。考虑泥沙淤积需要，确定死库容为0.21×104m3，相应死水位为159.42m，水库兴利规模经过兴利调节计算后，兴利总库容为3.35×104m3，相应兴利水位为161.92m。

3.1 塘坝容积特性曲线

新立塘坝水位H～面积F～库容V关系表见表2。

3.2 调节性能及调节计算方法

根据来水情况，考虑综合损失，塘坝采取不完全年调节方式可灌溉0.01×104亩农田。径流调节计算采用典型年法推求满足设计保证率P=75%的兴利库容。

3.3 死水位

根据塘坝泥沙淤积情况要求，确定死库容为0.21×104m3，相应死水位为159.42m。

表1 设计洪峰、洪量计算表

3.4 正常蓄水位

新立塘坝水库兴利规模主要由农田灌溉需水量决定。按照灌溉用水需要(F=0.01×104亩)进行调节计算，确定所需的兴利总库容为3.35×104m3，兴利水位为161.92m。

表2 水位H～面积F～库容V关系表

3.5 泥沙

总输沙量为悬移质和推移质之和。本流域无泥沙观测资料，根据1996年《黑龙江省水文图集》查得本区多年平均悬移质输沙模数30t/km2.a，乘以坝址以上集水面积2.57km2及1.5修正系数，计算悬移质多年平均输沙量为115.65t，推移质按悬移质20%考虑，计算多年平均推移质输沙量为23.13t，则多年平均总输沙量为139t。多年平均总输沙量乘以20即为20年的入库泥沙总量0.28×104t。容重采用1.3，则20年需占库容0.21×104m3，故运行二十年所需淤积库容为0.21万m3。