南洋河水库的泥沙淤积分布分析
2015-12-02□余正李敏
□余 正 李 敏
南洋河水库拟在张家口市怀安县境内建设,目前项目处于建议书阶段。此文通过对南洋河水库设计年限内的泥沙淤积分布分析,为下一步预测规划条件下水库的水位、面积、库容关系提供依据。以往小型水库的泥沙淤积分布计算为简化计算,一般按淤积量平铺库区考虑,但在多沙河道上这种方法的误差较大,此次采用万特号法进行泥沙分布分析。
1.工程概况
规划南洋河水库坝址位于怀安县水闸屯村北南洋河峡谷河段,坝址以上流域面积2890km2,初步确定修建中型水库,正常蓄水位823m。年悬移质输沙量239万t,推悬比15%,多年平均输沙量 211 万 m3。
2.淤积年限及淤积量
具有意义的淤积年限不是水库可淤库容完全淤满的时间,而是淤到某一库容,水库效益就急剧下降,水库使用年限实际即结束。本次淤积年限为20年,根据水库排沙建筑物的布置情况估算排沙比为50%,则水库20年淤积量为 2110 万 m3。
3.水库淤积类型
表1 K值计算公式表
此次采用万特号法分析规划南洋河水库的淤积型式。在双对数纸上点绘水深与库容关系线,计算关系线的斜率m值,根据m值确定水库淤积曲线的类型:
万特号曲线型Ⅰ—湖泊型水库m>3.5;
万特号曲线型Ⅱ—山麓型水库2.5<m<3.5;
万特号曲线型Ⅲ—丘陵型水库1.5<m<2.5;
万特号曲线型Ⅳ—峡谷型水库m<1.5。
经计算分析,规划南洋河水库m值基本上大于2.5而小于3.5,故本次将南洋河水库归类为万特号曲线Ⅱ型,即山麓型水库。
4.坝前淤积高程计算
4.1 淤积总深度
水库淤积总深度H=正常蓄水位(823m)-现状河底高程 (799.59m),即规划南洋河水库淤积总深度H为23.41m。
4.2 坝前淤积高程
点绘F~P0关系线,该线与Ⅱ型水库的F~P0关系线交叉,交叉点的横坐标即为相对淤积深度 P0,P0乘以 H(23.41m)即为坝前淤积深度,加上现状河底高程 (799.59m)即为坝前淤积高程,经分析计算为810.85m。
5.水库泥沙淤积分布
5.1 K值计算
K 值计算公式 K=A0/a0,式中:A0—坝前淤积面的面积(106m2);a0—坝前淤积高程对应的相对淤积面积,由坝前淤积相对深度P0查Ⅱ型水库的P~a关系内插得到。成果见表1。
5.2 淤积分布计算
水库淤积分布计算见表2。
表中,①自高(正常蓄水位823m)到低(现状河底Z0);②③查现状库容曲线;④P=(Z-Z0)/H;⑤由P查表可得;⑥A=K×a;⑦△V=0.5×(A1+A2)×(Z2-Z1);⑧自下向上累加;⑨淤积后面积=②-⑥;⑩淤积后库容=③-⑧。
6.结语
以往小型水库的泥沙淤积分布计算为简化计算,一般按淤积量平铺库区考虑,如南洋河水库也按此法计算,即20年淤积量2110万m3平铺库区,则坝前淤积高程为817.5m,与本次计算的坝前淤积高程810.85m相差6.65m,差别较大。故对多沙河道上新建水库进行泥沙淤积分布计算是必要的。□
表2 水库淤积分布计算表