陈骅昕

（江西省诚乡给水工程有限公司,江西 南昌 330000）

1 引言

水库工程设计需要充分结合水库建设目的,确定合理的工程建设规模。目前,水库建设具备灌溉、发电、防洪等综合作用,在水库工程建设过程中需要充分考虑水库所在地区的灌溉需求,防洪需求等,确定合理的特征水位等参数,从而最大效益地发挥水库作用[1-3]。

依照水库大坝安全鉴定的结论,工程被确定为三类水库大坝,控制运行,危及下游安全和效益的发挥。安全加固的任务主要是彻底消除水库目前存在的隐患,力争水库安全达标,并对库区环境加以整治,从而获得灌溉、供水、防洪、发电、养殖及环境美化等综合效益。

2 灌溉用水计算和兴利库容计算

2.1 灌区范围、灌溉方式和灌溉设计保证率

水库原灌区、面积为1.72 万亩,现经实查,设计灌溉面积A=1.30 万亩（水田）。灌溉方式采用主、副坝涵管放水到灌渠供水。灌溉设计保证率取90%。

2.2 灌溉用水量和年内分配

2.2.1 灌溉定额分析

水库灌区靠近人口密集的淡水镇,灌区除粮食生产之外,还是供应城镇的主要蔬菜生产基地之一,尤其是在冬季,有30%耕地复种蔬菜。经查灌区土壤为壤土,该地区一年三熟净灌溉定额为753 m3/亩,其年内分配比见表1（100%冬种面积栏）,考虑到本地冬种面积只有30%,根据实际情况折算后一年三熟净灌溉定额为666.65 m3/亩。各月灌溉用水量分配比见表1（30%冬种面积栏）。

表1 P=90%一年三熟（冬种30%）灌溉定额年内分配表

2.2.2 径流调节类型的确定

1）多年平均径流总量

该工程可行性研究报告中未计入其上游正径水库的灌溉耗水量,导致年径流成果稍偏大,现考虑其上游正径水库的灌溉用水进行径流计算。正径水库灌溉面积为1100 亩,灌溉耗水量为952.21×1100=104.74 万m3,故鸡心石水库实有多年平均径流总量W平=2220-104.74=2115.26 万m3。

2）P=90%时,鸡心石水库设计年径流总量WP

已知年径流变差系数Cvy=0.37,Cs=2Cv,查《水利水能规划》皮尔逊Ⅲ型曲线, 当P=90% 时,KP=0.565, 则WP= KP×W平=0.565×2115.26×104= 1195.1×104m3。

3）年用水量

水库主要用水为农田灌溉及城镇供水。

年灌溉用水量W灌：

年供水量W供：鸡心石水库的日供水量为0.2×104m3,年供水量为W供=73×104m3。

年用水量W用=（1237.9+73）×104=1310.9×104m3

4）水库调节类型的确定

多年调节水库：W平＞W用＞WP

根据上述计算成果,鸡心石水库的W平＞W用＞WP,属于多年调节水库,则鸡心石水库按多年调节水库计算兴利库容：

2.2.3 多年调节兴利计算

1）径流调节说明

年内径流变化一般可采用多年平均的年内分配形式（P=50%）。

2）设计年径流年内分配

鸡心石水库无实测年径流资料,但径流与降雨关系密切,故设计年径流年内分配由降雨资料进行推求。选取两个降雨典型年（P=50%）进行兴利调节计算,一个是1985 年4 月至1986 年3 月,年降雨量为H年=1797.60 mm,另一个是1970 年4 月至1971 年3 月,年降雨量为H年=1775.60 mm。其年内各月降雨量及降雨年内分配见表2、表3。

表2 设计年径流（P=50%）年内分配计算表（1985.4～1986.3）

表3 设计年径流（P=50%）年内分配计算表（1970.4～1971.3）

3）用水量、用水分配

水库农田灌溉用水量为W灌=1237.9 万m3,灌溉保证率P=90%的用水分配比见表4。年供水量为W供=73×104m3。日供水量均为0.2×104m3。各月用水分配计算见表4。

表4 用水年内分配计算表

4）水库水损计算

水库水损主要考虑蒸发损失和渗漏损失。蒸发损失及其分配：蒸发损失采用多年平均蒸发损失。水库额外水量蒸发深度ΔH：

蒸发损失逐月分配,见表5。

表5 蒸发损失年内分配计算表

渗漏损失及其分配：由于库区无渗漏试验资料,水库渗漏损失采用经验值,取平均蓄水量的1.3%（按月计）。

5）兴利计算

兴利计算采用数理统计法计算,兴利库容V兴等于年库容V年和多年库容V多之和。

年库容V年计算：年库容采用来水量等于总用水量（灌溉水量+供水量）与水量损失之和,进行完全年调节列表计算。具体方法为：首先不考虑水量损失,计算其相应库容,用上轮计算各月库容的相应水量损失,再考虑水量损失进行完全年调节计算,通过调整来水量进行试算,直至年库容变化不大,来水量与总用水量相等时,才取其结果。

经多轮次试算,求得两个典型年的年库容分别为432.61×104m3、498.52×104m3。

两者比较取大值,则取典型年（1970.4～1971.3）的年库容即V年=498.52×104m3。

多年库容V多计算：已知多年平均径流总量W平=2115.26×104m3

由计算得知：W用=1380.38×104m3

调节系数：α=W用/W平=0.6526。

由P=90%,Cv=0.37,α=0.6526,查《水利水能规划》的普列什柯夫线解图得多年库容系数β=0.215,则多年库容：V多=βW平=454.78×104m3；兴利库容V兴= V年+V多=953.3×104m3；正常库容 V正= V兴+V死=964.3×104m3。

典型年的多年调节水库兴利库容的计算成果V正稍小于现有鸡心石水库的正常库容（V=1006 万m3）,则取鸡心石水库正常库容保持不变,在保证率P=90%情况下,可满足灌溉农田1.30 万亩及城镇日供水量为0.2 万m3的需水要求。

3 调洪演算

方案一调洪演算（不考虑上游正径水库调节）

溢洪道为开敞式无闸控制溢洪道,洪流堰为宽顶堰,净宽20 m,堰顶高程55.0 m（珠基）。调洪演算利用《调洪演算程序TH-3.BAS》,计算成果见表6。

表6 全流域洪水调洪演算成果表

方案二调洪演算（考虑上游正径水库调节）

考虑上游正径水库调节,在保证上游正径水库洪水安全下泄的前提（因该库在2005 年度省人大议案除险加固工程初步设计时防洪标准已提高至与鸡心石水库一致,故本次设计不再考虑其溃坝情况）,以来多少洪水泄多少洪水为原则,计算得正径水库调洪演算成果见表7。

表7 正径水库调洪演算成果表

按同频率正径水库调洪下泄洪水过程线与区间鸡心石水库天然洪水过程线进行组合后,再进行区间鸡心石水库调洪演算（两洪水错锋时间近似按3 小时计算）,成果见表8。

表8 区间水库调洪演算成果表

由两方案调洪演算成果看,采用全流域洪水直接调洪比考虑上游正径水库加入调洪的校核洪水位及设计洪水位较高,1000 年一遇洪水位高59.42-59.04=0.38 m；50 年一遇洪水位高57.96-57.60=0.36 m。从安全角度考虑,取全流域洪水调洪的演算成果,选定的水库特征水位：死水位30.00 m,相应死库容11.0 万m3；正常蓄水位55.0 m, 相应正常库容1006 万m3；设计洪水位57.96 m,相应设计库容1260 万m3（P=2%）；校核洪水位59.42 m,相应校核库容1391 万m3（P=0.1%）。

4 结论

根据灌溉需求和调洪计算结果,水库正常蓄水位55.00 m,相应正常库容1006.00 万m3,校核洪水位59.42 m,总库容1391 万m3；水库大坝设计洪水标准为50 年一遇,校核洪水标准为1000 年一遇,消能防冲洪水标准为30 年一遇。