汪清水库特征水位选择

2017-08-09关艳敏

黑龙江水利科技 2017年5期

关键词：汪清蓄水位七台河市

关艳敏

(七台河市水务局，黑龙江七台河 154600)

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汪清水库特征水位选择

关艳敏

(七台河市水务局，黑龙江七台河 154600)

为了确保七台河市用水需求，尤其是居民生活用水的安全，对汪清水库进行增容扩建，作为城市供水的第二水源，满足城市居民生活保质保量的用水安全。汪清水库位于倭肯河的一级支流挖金别河中游，原设计是一座中型水库，设计总库容1142×104m3，主要任务是农业灌溉，增容扩建后，是一座具有城市供水、农业灌溉和改善环境等综合利用功能的中型水库。该水库增容后，总库容达到5133×104m3，计划为供水量为900×104m3/a，灌溉供水量为323×104m3/a。生态环境供水量为229×104m3/a。为了规模论证，文章对汪清水库的特征水位进行了分析。

水库；增容扩建；特征水位；洪水调节计算

1 工程概况

汪清水库位于挖金别河中游，集水面积为185km2，挖金别河流域位于七台河市的北部，地理位置为E45°47′-46°2′，N130°52′-131°08′，河流自东北流向西南，于七台河市汇入倭肯河，流域总面积为285km2河流总长约30km，河道宽度3-20m，河道比降1/500-1/2000，全流域多年平均径流量约2990×104m3[1]。

2 特征水位选择

2.1 死水位选择

死水位是在充分考虑泥沙淤积、供水水质要求和供水输水洞进水口高程的前提下，经复核后确定。

按本次水文分析成果，汪清水库坝址处悬移质输沙模数为16.6t/km2/a，推移质输沙量按悬移质输沙量的20%计，泥沙比重为1.3t/m3，按50a运行期计算淤沙库容为14.2×104m3，相应水位183.49m，引水口底板高程为183.50m，洞径为2m×1.8m，考虑承压水头及冰盖厚度，以及供水水质要求等，选定死水位为187.0m，相应死库容为310×104m3。

2.2 正常蓄水位选择

2.2.1 方案拟定及比选原则

汪清水库增容扩建后的主要工程任务是城市供水、农业灌溉和环境用水需求。由于汪清水库供给能力不能满足七台河市的缺水量，故本次采取以供定需的原则——即综合考虑不同方案的供水效益、工程投资和淹没损失等因素，以技术经济指标较优为原则选择正常蓄水位方案。本次根据汪清水库坝址条件、多年平均来水量等因素，初步拟定193.0m、194.0m、195.0m、195.5m、196.0m、196.5m和197m等7个正常蓄水位方案，调节系数分别为0.61、0.67、0.73、0.765、0.79、0.82、0.85。

水库城镇供水保证率90%，允许破坏4a，破坏期供水系数0.5；农业供水保证率采用75%，破坏期供水系数0.3，生态环境供水保证率为90%。采用时历法进行水库兴利调节计算，初定各方案兴利规模。

根据设计洪水成果，根据初步选定的泄洪建筑物型式进行洪水调节计算，定水库设计及校核洪水位。

依据坝址52a历年逐月旬来水系列、各业需水及供水保证率，按上述计算原则进行水库径流调节计算和洪水演算。各正常蓄水位调节计算成果见表1。

表1 汪清水库调节计算成果表

2.2.2 经济指标计算

1)费用：各方案工程投资均按本次分析的工程造价和淹没赔偿投资，年运行费按工程总造价的2.5%计。

2)效益：由于汪清水库供水量主要用来给七台河市经济开发区用水，所以本次供水效益主要为工业用水效益，采用城镇工业单方水效益计算。环境供水效益较小，暂不计。供水经济效益计算采用工业产值分摊系数法，根据七台河市有关资料取工业万元增加产值新水量，单方水经济效益平均值采用7.64元/m3，城镇工业供水效益分摊供水水价3.82元/m3。各方案效益见表2。

3)技术经济指标：各方案建设期均按3a考虑，社会折现率为8%。根据以上计算参数，计算各方案的技术经济指标，具体成果如表2所示。

表2 汪清水库兴利规模方案比较成果表

4)正常蓄水位选择：由表2可以看出，193.0m、194.0m和197.0m经济内部收益率均<8%的社会折现率，说明这3个方案经济上不可行；其他方案的经济内部收益率均>8%的社会折现率，对于方案本身来说是经济可行的。方案之间两两比较，195.0m、195.5m和196.0m方案之间的差额内部收益率均大于基准收益率8%，195.0m-194.0m差额内部收益率为10.4%，195.5m-195.0m差额内部收益率为9.42%，196.0-195.5m差额内部收益率为8.86%，均大于社会折现率8%，196.5m-196.0m差额内部收益率为7.36%，不满足基准收益率8%的要求。按照方案比选原则，195.0m、195.5m和196.0m均为可选择方案。在均可以满足经济指标的情况下，应选择投资较大、差额内部收益率接近基准收益率的方案。且七台河市属于水资源比较紧缺的地区，在满足其它用水的情况下，应选择调节性能较高的规模，故本次选择196.0m作为推荐方案，即正常蓄水位196.0m，相应库容为4524×104m3。

2.3 汛期限制水位分析

依据勃利水文站历年洪水资料分析，主汛期一般在7-8月份，本次对主汛期设置汛期限制水位、调洪库容和调节库容部分结合的可行性进行分析。初步拟定三个汛期限制水位方案进行兴利调节计算，各方案正常蓄水位均为196.00m，死水位为187.00m，汛限水位分别为196.00m、195.80m、195.50m、195.00m。各方案调节计算成果见表3。

表3 汛限水位方案比较表

从1956年-2007年52a径流系列的兴利调节计算成果中可以看出，各方案间，随着汛期限制水位的降低，供水量、供水保证率呈递减趋势，但减少趋势较小；而蓄满率降低趋势较快。Ⅰ方案汛限水位与正常蓄水位相同时，在52a系列中蓄满年份为16a，蓄满率达30.8%，相对较高；方案Ⅱ在52a系列中蓄满年份为14a，蓄满率为26.9%；方案Ⅲ在52a系列中蓄满年份为5a，蓄满率为25%；方案Ⅳ在52a系列中蓄满年份为8a，蓄满率为15.4%。各个汛限水位方案相应校核洪水位只有195.0m洪水位较低，其它相差很小，最大仅为0.35m，但195.0m不仅保证率和蓄满率较低，且其校核洪水位接近于正常蓄水位，水库调度运用极为不当。

综上结果说明，主汛期降低正常蓄水位运行，蓄满率急剧降低，不能满足各部门用水需求，经综合比较后选定Ⅰ方案为推荐方案，既汛限水位与正常蓄水位相同，为196.0m，不设重复利用库容。

2.4 设计与校核洪水位选择

汪清水库是以七台河市城市工业供水为主要任务的中型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规范规定，汪清水库主要建筑物为Ⅲ等3级工程，水库按100a一遇洪水设计，2000a一遇洪水校核。

1)洪水调度原则：由于汪清水库主要工程任务为城市供水、农业灌溉及满足下游环境需求，汪清水库不承担下游防洪任务，故本次洪水调节不考虑下游防洪任务，按自由泄流进行洪水调节。采用水文章节提出的以勃利站具有代表性的1960年和1964年作为典型推求的坝址设计洪水过程线进行洪水调节计算。起调水位统一采用正常蓄水位，按自由泄流进行洪水调节。

2)泄洪建筑物：溢洪道布置在原溢洪道位置，采用开敞式有闸控制的正槽溢洪道，溢洪道初拟185、186、187、188和189m堰顶高程及6、8、9、10m堰宽，进行堰顶高程和堰宽比较，起调水位为正常蓄水位196.0m，调洪时段3h，堰流系数1.8，按自由泄流进行洪水调节计算，各方案洪水调节成果见表4。经地形、地质、工程布置、工程量、施工、投资等多方面进行综合比较，初步选定溢洪道净宽8.0m，堰顶高程187.0m正堰。