雷山縣大塘水庫工程死水位的選擇

諶洪濤 雷俊東

（黔東南州水利電力勘察設(shè)計院 貴州黔東南 556000）

1 工程概況

雷山縣大塘水庫位于大塘鎮(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)展專項規(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)為對徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)，保障當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水安全，支撐當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展。工程建設(shè)后，年供水量為272.2萬m3，將解決大塘中心鎮(zhèn)和周邊5個村共計30020人、周邊學(xué)校學(xué)生8593人的安全飲水，同時，將解決周邊村寨1500畝耕地灌溉用水。

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

2 死水位的確定

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

大塘水庫灌區(qū)主要分布在大塘鎮(zhèn)政府下游，海拔高程比水庫壩址低，對死水位限制較小。擬建水廠最高高程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足泥沙淤積為要求，結(jié)合取水設(shè)施以及最小淹沒深來確定死水位。

2.1 泥沙淤積計算

流域泥沙，主要來源于流域內(nèi)水土流失。因流域內(nèi)無實測泥沙資料，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)等值線結(jié)合實際情況，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。大塘水庫年輸沙量為902.4t。

大塘水庫壩址正常蓄水位993.0m，正常蓄水位以下庫容96.7萬m3，總庫容為121萬m3，水庫規(guī)模為?。?）型，泥沙淤積按50年計算。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——水庫泥沙T年淤積庫容（萬m3）；

1—η——水庫攔沙率；

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)徑流計算成果，壩址斷面多年平均徑流量665萬m3，Vw/W入=0.145，查《泥沙設(shè)計手冊》中的“攔沙率”經(jīng)驗關(guān)系曲線（見圖1），大塘水庫攔沙率約為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，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t，泥沙淤積體積為3.24萬m3；不同年限壩址壩前淤沙高程計算成果見表1。

圖1 蓄水水庫多年平均攔沙率經(jīng)驗關(guān)系

表1 大塘水庫壩址泥沙淤積計算成果

2.2 淹沒水深計算

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

根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計規(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深度按下式計算：

式中：S——閘門頂板高程以上最小淹沒深度，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)計算，S=0.34m。

2.3 壩址死水位的選擇

根據(jù)計算，壩址處50年設(shè)計壩前淤積高程為959.23m，水平淤積高程為963.35m。進(jìn)水口底板高程為960.00m，淹沒水深0.34m。根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計規(guī)范》（SL 285—2003），最小淹沒深度不應(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足最小淹沒深度要求，滿足《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計規(guī)范》（SL 285—2003）的要求。綜合以上各點要求，本次死水位取值范圍應(yīng)為963.35m～963.5m，最終本項目死水位定為964.00m，死庫容3.67萬m3。

3 結(jié)語

大塘水庫死水位選擇，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深。然后根據(jù)相應(yīng)的計算方法及設(shè)計規(guī)范，計算出壩前淤積高程、水平淤積高程、最小淹沒深等參數(shù)，得出合理的死水位取值范圍，最后結(jié)合實際設(shè)計需要，確定最終死水位為964.00m。