合阳县太枣水库放水塔两级进水口论证

2017-04-07张坤，陈浩，杨艳

陕西水利 2017年5期

张坤，陈浩，杨艳

（1.西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西西安 710018；2.中水珠江规划勘测设计有限公司，广东广州 510610；3.陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018）

合阳县太枣水库放水塔两级进水口论证

张坤1，陈浩2，杨艳3

太枣水库库区存在淤积及塌岸两部分影响水库库容的因素，严重的影响到太枣水库的兴利状况，通过分析来确定如何正确有效的使用该部分库容，根据淤积库容的不同组成部分，即正常泥沙淤积和库区塌岸，在满足设计灌溉保证率的基础上确定出通过分级取水的方式来解决该部分库容的利用，根据水文地质资料，结合该工程的实际情况，通过该方案的实施，可增加35.22万m3的库容，更大限度的发挥水库功能。

太枣水库；兴利库容；放水高程

0 引言

太枣水库位于渭南市合阳县百良镇太枣沟下游，坝址以上流域面积18.24 km2，河长16.92 km。太枣水库以百良镇的0.6万亩高效农业灌溉供水为主，同时兼有防洪、拦沙等综合利用效益。太枣水库枢纽由碾压式均质土坝、溢洪道、导流输水洞、抽水泵站、太枣灌区等建筑物组成，水库总库容127.42万m3，其中死库容57.97万m3，兴利库容30.36万m3，滞洪库容39.09万m3。设计坝顶高程438.00 m，最大坝高31.6 m，工程属于Ⅳ等小（1）工程，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级，临时建筑物为5级。水库防洪标准按30年一遇设计，300年一遇校核，相应的洪峰流量分别为57 m3/s和112 m3/s。水库死水位为430.63 m，正常蓄水位为433.76 m，设计洪水位435.73 m，校核洪水位436.91 m。

太枣水库在可行性研究阶段中发现，根据太枣沟的流域水文计算情况及规划中提及的水库建设任务灌溉6000亩耕地，按照常规的放水高程设计不能够满足水库的常规任务，合阳县百良镇属于缺水地区，水库的供水任务在原则上需要做到最大化，以便解决该地区的缺水情况，如何在坝址选择受限的条件下解决该问题成为了该水库设计阶段的一个难点。

2 死水位分析

根据太枣水库库区实际情况，影响死水位确定的主要因素是库区淤积，根据太枣水库的设计及运行要求，水库淤积包括以下两部分：与西龙水库区间流域来沙、库区塌岸两部分。

2.1 泥沙淤积

合阳县境内建有白家河、红旗等多座水库。白家河水库位于金水河上游，1964年8月建成，坝址以上控制流域面积50 km2，至 2010年淤积 80万 m3，泥沙干容重取 1.3 t/m3，则白家河水库坝址流域年输沙模数为424 t/km2；红旗水库位于徐水沟，1974年4月竣工，坝址以上流域面积71.6 km2，至2004年淤积70万m3，则白家河水库坝址流域年输沙模数为 435 t/km2。

根据《渭南地区暨铜川市实用水文手册》，太枣沟流域悬移质年沙模数为500 t/km2～1000 t/km2，《渭南地区暨铜川市实用水文手册》编制于20世纪80年代，经过30余年的水土保持治理，年输沙模数应较之前有所下降。

综上分析，本次太枣沟水库坝址以上流域年均输沙量取用450 t/km2，据此计算得太枣水库50年总淤积量为22.75万m3。对应设计高程424.86 m。

2.2 库区塌岸

参考太枣水库地质勘察报告，所选坝址回水区内，第一类岸坡塌岸的库岸总长度约172.2 m，塌岸宽度在12.8 m左右，估算塌岸方量约0.26万m3；第二类岸坡塌岸的库岸总长度约819.5 m，塌岸宽度4.4～50.1 m，估算塌岸方量约14.47万m3；第三类岸坡塌岸的库岸总长度约317.5 m，塌岸宽度约34.0 m，估算塌岸方量约12.06万m3。三类库岸总塌岸方量约35.22万m3。

2.3 淤积库容确定

经过对区域泥沙及库区塌岸的分析得出结论：区间流域来沙22.75万 m3，塌岸量 35.22万 m3，合计死库容为57.97万m3，本次取设计死库容为57.97万m3，相应水位为430.63 m。

3 放水口高程

3.1 一级放水口

根据规划要求，太枣水库的主要任务为解决百良镇6000亩耕地的灌溉问题，设计灌溉保证率为50%，按照“以供定需”的原则合理拟定水库供水范围，根据坝址处库容曲线和太枣沟流域的来水过程，并考虑水库渗漏蒸发损失，采用时历列表法进行长系列调节计算，并以上述原则进行调节计算。在满足河道生态水量的情况下，可向灌区供水66万m3，根据太枣水库兴利调节计算，确定起调水位430.63 m（库容57.97万m3），为满足设计灌溉工程任务，假定正常蓄水位为433.76 m，对应兴利库容30.36万m3，经调节，其灌溉保证率为47.20%，不能够达到设计规范要求50%的要求。

根据兴利调节计算结果可知，将放水塔的放水口设置在设计淤积高程430.63 m时候，水库不能满足其灌溉任务，因此，需要设置二级放水口来满足灌溉保证率。

3.2 二级放水口

3.2.1 数据分析

参考淤积库容分析，太枣水库的淤积主要由两部分组成：①正常使用年限内的流域面积内的天然泥沙淤积；②水库蓄水位抬高之后引起的库区塌岸量。其中正常使用年限50年内的泥沙淤积量为22.75万m3，占整个淤积库容量的39.24%，由于蓄水导致的水库库区塌岸为35.22万m3，占整个淤积库容量的60.76%，从以上数据上可以看出来，库区塌岸对淤积库容的影响占主导地位。

按照常规的设计，太枣水库可以只布置一级进水口来满足任务要求，但从以上数据可已看出，如果仅仅只布置一级进水口，那样会导致35.22万m3的水暂时处于闲置状态，且兴利调节不能够满足设计灌溉保证率，因此为了确保水库的建设效益，保证太枣水库的顺利实施，需要布置二级进水口。

3.2.2 塌岸分析

库区塌岸形成的原因是水库建设后使得水位升高，沿河流的水库回水长度约1.9 km，库岸周边均为土质岸坡，坡积黄土状土及坡洪积壤土分布范围较小，厚度较薄，且多处于冲沟沟口及两岸缓坡地带，待水位抬高以后，该区域势必会长期处于淹没或者浸没的范围内，会造成边坡不稳定，产生塌岸。

3.2.3 管理分析

随着近几年我国各省市地区对水土保持工作的重视，太枣水库所在太枣沟小流域内的植被覆盖率得到了大大的提高，这些水保措施起到了固土保水的作用。水库建设后可通过加强水库建设的运行监测管理措施，使得库区的塌岸发生概率大大降低，太枣水库在其使用年限内发生少量的塌岸量或者不会发生库区塌岸，如果仅仅在设计淤积高程布置一级放水口，就会导致设计淤积高程与泥沙淤积高程之间的库容即塌岸库容35.22万m3将得不到充分的利用，这对于缺水地区来水无疑是水资源的大量浪费，使得水库的综合效益下降，更甚至影响到太枣水库建设的必要性。

3.2.3 二级放水口

为了充分利用库区来水，保证灌区的灌溉保证率，本次设计优先考虑库区塌岸不发生的情况，即只考虑正常水库泥沙淤积的情况下进行径流调节，设计淤积年限50年时，泥沙淤积库容22.75万m3，对应的高程为424.86 m，因此本次设计将放水塔运行模式调整为：布置两个放水口，在高程424.86 m（泥沙库容22.75万m3）处安装一级闸门，在高程430.63 m（设计淤积库容57.97万m3）处安装二级闸门，即在塌岸方量暂不考虑情况下，淤积面至死水位之间的水量可作为灌溉用水参与径流调节。

当正常蓄水位为433.76 m时，随着水库淤积量的增大，灌溉保证率相应减小，当水库淤积面达到424.86 m时，6000亩农田的灌溉保证率为54.7%，满足50%的灌溉保证率。当水库淤积面继续升高时，如继续想最大限度发挥太枣水库的效益，可采取增设防浪墙或加坝的措施提升正常蓄水位，增大兴利库容以满足灌溉的要求。

通过以上数据及运行关系分析，最终确定太枣水库放水塔采用两级闸门放水的方式，设计正常蓄水位为433.76 m，对应兴利库容30.36万m3，灌溉设施面积6000亩，满足建设任务要求。