于什蓋水庫蒸發(fā)與滲漏量分析

俞 健

（石河子水文水資源勘測局 新疆石河子 832000）

于什蓋水庫蒸發(fā)與滲漏量分析

俞 健

（石河子水文水資源勘測局 新疆石河子 832000）

本文以2010年于什蓋水庫各種水量觀測資料為基礎(chǔ)，依據(jù)水量平衡原理，對水庫的蒸發(fā)與滲漏情況進(jìn)行初步的探討和分析。

于什蓋水庫 蒸發(fā)量 滲漏量 水量平衡

引言

于什蓋水庫位于農(nóng)十師一八四團(tuán)團(tuán)部以北5.0km的洼地內(nèi)，利用山間洼地筑壩形成注入式水庫。大壩由主壩、東副壩和北副壩組成，主壩為粘土心墻壩，壩長1604.25m，主壩最大壩高27.5m，壩頂高程408.0m。東、北副壩為土工膜防滲心墻壩，東副壩壩長490m，最大壩高12m，北副壩壩長1056m，最大壩高10.5m。水庫總庫容0.8億m3，調(diào)節(jié)庫容7200萬m3，死水位高程445m，死庫容700萬m3，水庫最大水面6.3km2。庫區(qū)多年平均氣溫6.1℃，最高氣溫41.9℃，最低氣溫-37.2℃。多年平均降水量87.0mm，多年平均蒸發(fā)量2284mm。

水庫建成之后，解決了當(dāng)?shù)毓I(yè)用水、農(nóng)業(yè)開發(fā)用水及生活用水短缺的問題，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

2 水庫水量損失分析

水庫水量的損失主要有兩種途徑：一種是庫面蒸發(fā)損失；另一種是水庫滲漏損失。

2.1庫面蒸發(fā)損失量分析

水面蒸發(fā)是水循環(huán)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是水庫水量損失的主要途徑之一。水面蒸發(fā)量的大小與風(fēng)速、氣溫、液面上空水汽的飽和程度等因素有關(guān)。于什蓋水庫采用漂浮水面E601型蒸發(fā)器來觀測水庫的蒸發(fā)情況，根據(jù)《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》（SD265-88）的要求，在數(shù)據(jù)處理過程中，把蒸發(fā)器的觀測值作為水面蒸發(fā)量的實(shí)際值來近似處理，折算系數(shù)值取為1。

水庫蒸發(fā)損失量計(jì)算：

式中：Es-大水體的水面蒸發(fā)量(mm)；E1-漂浮水面E601型蒸發(fā)器的觀測值(mm)。

水庫蒸發(fā)損失量的大小取決于水面的蒸發(fā)能力以及水庫水面面積，水庫蒸發(fā)損失量的計(jì)算可按下式進(jìn)行：

式中：We-水庫的日平均蒸發(fā)量(萬m3)；Es-大水體水面蒸發(fā)量(mm)；Fs-對應(yīng)的日平均水面面積(km2)。

于什蓋水庫水面蒸發(fā)觀測站2009年建站，由于觀測儀器出現(xiàn)問題，只有2010年的觀測數(shù)據(jù)較完整和連續(xù)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析計(jì)算。

本文根據(jù)2010年的水面蒸發(fā)觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來計(jì)算水庫的蒸發(fā)損失量，由于每年的11月下旬至來年3月上旬為水庫結(jié)冰期，水面蒸發(fā)量很小，且缺乏必要的觀測數(shù)據(jù)，所以在數(shù)據(jù)處理過程中不考慮這期間水庫的蒸發(fā)損失量，只考慮滲漏損失情況。

通過計(jì)算我們得到了2010年水庫的蒸發(fā)損失量情況，計(jì)算結(jié)果見表1。

通過計(jì)算，我們得到2010年水庫年蒸發(fā)量為2079mm，蒸發(fā)損失量1133.8萬m3。根據(jù)歷史氣象資料，庫區(qū)多年平均蒸發(fā)量為3545mm，根據(jù)《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》的要求，取20cm蒸發(fā)器蒸發(fā)量與實(shí)際水面蒸發(fā)量的折算系數(shù)為0.6，我們得到折算到實(shí)際水體的水面蒸發(fā)量為2127mm。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，兩個水面蒸發(fā)量的數(shù)值相差很小。

表1 2010年于什蓋水庫庫面月蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)表

2.2水庫降雨量分析

水庫降水量的觀測值可近似地反映水庫庫區(qū)降水情況，我們可以按下式計(jì)算水庫庫面各月截獲降水補(bǔ)給量：

式中：Wp(i)-庫面月降水量(104m3)；P(j)-日降水量(mm)；F(j)-日平均水面面積(km2)。

由于水庫庫區(qū)降水量觀測缺乏數(shù)據(jù)，在此我們用庫區(qū)多年平均降水量來近似表示水庫降水量。

式中：Wp-水庫年降水量(104m3)；P-多年平均降水量(mm)，根據(jù)資料我們?nèi)?05.3mm；F-年平均水面面積(km2)，我們可以從表1近似得出結(jié)果5.35km2。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以得出水庫年降水量僅為56.3萬m3，與蒸發(fā)損失量的1133.8萬m3相比，只有其二十分之一。

2.3水庫滲漏量損失

2.3.1 水庫滲漏的基本情況

水庫現(xiàn)在能觀測到的滲漏點(diǎn)主要有主壩Z0+280、Z0+382、Z0+410、Z1+377和Z2+050號樁的5個滲漏點(diǎn)以及東副壩D0+106、D0+276號樁的2個滲漏點(diǎn)。從最近幾年對這幾個滲漏點(diǎn)的觀測情況來看，只有Z1+477和D0+378號樁的2個滲漏點(diǎn)有持續(xù)性的滲漏，其中Z1+477號樁的滲漏量基本穩(wěn)定在2L/S左右，D0+378號樁的滲漏量則會隨著庫水位的變化在2—12L/S之間變化，而Z0+380、Z0+482、Z0+510、Z2+050和D0+190號樁的五個滲漏點(diǎn)只有在庫水位達(dá)到一定高度時才開始有滲漏，且Z0+380、Z0+482、Z0+510和Z2+050號樁的4個滲漏點(diǎn)的滲漏量都<0.5L/S，D0+190號樁滲漏點(diǎn)的滲漏量小于5L/S。

水庫的滲漏量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止我們已觀測到的這些，由于水庫庫址斷層較多、裂隙發(fā)育、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以水庫庫區(qū)和斷層那些觀測不到的滲流量也是非常大的。

2.3.2 水庫滲漏的數(shù)值分析

方法一：根據(jù)水量平衡原理進(jìn)行計(jì)算

根據(jù)水量平衡原理，我們可以對水庫的滲漏情況進(jìn)行如下數(shù)值分析。

式中：WSL-年滲漏損失量(104m3)；We-年總蒸發(fā)水量(104m3)；Wb-年底水庫水量(104m3)；Wo-年出庫水量(104m3)；Wa-前年底庫容(104m3)；Wi-年進(jìn)庫水量(104m3)；Wp-年降水量(104m3)。

根據(jù)以上計(jì)算公式，把2010年相關(guān)的數(shù)據(jù)代入其中，我們得到了2010年于什蓋水庫的滲漏損失量：

日平均滲漏量：

總損失量：

水量損失率：

水量利用率：

方法二：直接計(jì)算

水庫冬天結(jié)冰，水面蒸發(fā)量很小，期間只考慮水庫的滲漏損失，而忽略水面蒸發(fā)損失。我們通過這個方法來近似求出水庫的滲漏損失量。我們統(tǒng)計(jì)了2002年—2008年結(jié)冰期間水庫滲漏損失量情況，見表2。

表2 2002年—2010年結(jié)冰期間水庫滲漏損情況統(tǒng)計(jì)表

通過計(jì)算我們得到這8年水庫結(jié)冰期間水庫滲漏日平均損失量為3030.6m3。由于水庫冬季蓄水量在一年當(dāng)中最少，庫盤面積也最小，所以水庫年平均滲漏量應(yīng)該會大于這個值，下面計(jì)算中取權(quán)值為1.5。

滲漏損失量：

總損失量：

水量損失率：

水量利用率：

通過比較由這兩種方法求出的計(jì)算結(jié)果可以看出，兩方面的數(shù)值存在一定的差異。由于第二種方法是直接求解，減少了累計(jì)誤差，且利用了8年的有效觀測數(shù)據(jù)，所以這些數(shù)據(jù)更能真實(shí)地反映出水庫滲漏的實(shí)際情況。

3 結(jié)論

通過計(jì)算分析，2010年的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果比較真實(shí)地反映出了水庫水量損失的基本情況。但由于缺乏更多水庫蒸發(fā)觀測數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行更多的對比分析。為了更加準(zhǔn)確地掌握水庫蒸發(fā)損失的真實(shí)情況，建議在今后的工作中應(yīng)加強(qiáng)對水面蒸發(fā)數(shù)據(jù)的觀測。

從2010年各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果來看，雖然水庫水量的損失總量比較大，但水庫水資源的有效利用率還是非常高，達(dá)到了90%以上，符合設(shè)計(jì)要求。

從2010年對水庫所做的安全鑒定和對最近的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后可知，水庫的滲漏量處于一個比較安全的范圍，且已基本穩(wěn)定，水庫運(yùn)行狀況良好。

1 楊紅秀. 汾河水庫蒸發(fā)滲漏水量損失分析計(jì)算. 山西水利科技, 2010.10第四期.

2 庫爾班阿西木. 平原水庫水量平衡與水量損失的探討.地下水. 2010.10第五期.

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4 奚玉英. 由20cm蒸發(fā)皿資料和風(fēng)速計(jì)算水庫庫面蒸發(fā)量. 水電站設(shè)計(jì). 2003.6第二期.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.014

TV13

B

1672-2469(2014)07-0045-03

俞健（1969年—），男，工程師。