中部引黃工程汾陽供水區(qū)調蓄庫容計算

張 敏

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

中部引黃工程汾陽供水區(qū)調蓄庫容計算

張 敏

（山西省水利水電勘測設計研究院，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座調蓄水庫，經(jīng)過徑流調節(jié)和洪水調節(jié)計算，確定調蓄水庫的總庫容為1421萬m3。

大水網(wǎng)；配水量；調蓄庫；調節(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)劃指導原則

1.1 指導原則

要與中部引黃工程有效銜接，嚴格按照中部引黃工程確定的分水口和分配水量，結合當?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)用水進行復核計算。

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

供水覆蓋區(qū)，嚴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 調蓄庫規(guī)模確定

3.1 調蓄庫確定

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，需興建調蓄水庫對來水調蓄后向供水區(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)，宜將調蓄庫興建于邊山地區(qū)，并承擔汾陽市的一部分防洪任務。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個調蓄水庫。

3.2 供水流程

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

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 調蓄庫庫容

3.3.1 調蓄庫水文基本資料

擬建的3座調蓄水庫均為小型水庫，洪水設計標準為30年一遇設計，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)劃的調蓄水庫設有溢洪道和排沙洞，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，考慮取水預留，相應的死庫容為37萬m3。

3.3.3 調節(jié)庫容

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

采用日調節(jié)徑流調節(jié)計算，確定調蓄水庫的調節(jié)庫容。將每個調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；當來水大于用水時，向用水戶供水的同時水庫蓄水，當來水小于用水時，從水庫向用水戶供水。

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

表1 各調蓄水庫調蓄庫容及供水量表

3.3.4 調洪庫容

根據(jù)調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節(jié)計算，確定水庫的調洪庫容。調蓄水庫的溢洪道未布設閘門，堰頂高程與水庫的正常蓄水位齊平，洪水調節(jié)的起調水位為正常蓄水位。

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

3.3.5 調蓄庫規(guī)模

調蓄水庫的總庫容為死庫容、調節(jié)庫容和調洪庫容之和。3座調蓄庫總庫容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，調蓄庫庫容特征詳見表2。

表2 調蓄庫庫容特征表

4 小結

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座調蓄水庫；通過進行3座調蓄水庫的泥沙淤積分析、中部引黃工程水量的徑流調節(jié)計算和水庫的洪水調節(jié)計算，確定調蓄水庫的規(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)于太原理工大學水文及水資源專業(yè)，工程師。

2017-08-17；

2017-09-25