寇河橡胶坝群蓄满保证率分析
2021-02-26王鑫
王鑫
（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁沈阳110006）
1 概况
橡胶坝结构简单，坝体跨度大，施工周期短，在中小河流中应用广泛[1]。为拦蓄洪水，打造沿河生态景观，2004—2015年期间，在寇河干流诚信水库下游先后建设8 座橡胶坝工程。为继续改善沿河生态景观，同时兼顾灌溉任务，拟新建橡胶坝一处——郜家店橡胶坝，文中通过分析上游梯级橡胶坝蓄水运用方式，确定不同工况下拟建橡胶坝蓄满保证率。
2 郜家店橡胶坝来水分析
2.1 松树站径流系列的一致性处理
寇河流域松树水文站1954年7月建站，有1955—2015年完整的实测流量资料。因松树水文站以上农业用水较为稳定，因此诚信水库蓄水前的松树站1955—2007年实测径流具有一致性。
诚信水库2008年6月开始蓄水，水库缺少水文观测资料，根据诚信水库径流调节性能，估算诚信水库对松树站断面的径流，消减作用是0.933，将松树站1955—2007年实测径流，乘上0.933 处理成有诚信水库情况下的径流系列，这样处理后1955—2015年松树站径流具有一致性。
2.2 郜家店橡胶坝断面的来水特性
郜家店橡胶坝断面以上集水面积1107 km2，松树站集水面积1190 km2，采用松树站一致性处理后的径流系列，按面积比推算郜家店橡胶坝来水量系列。经对1955—2015年系列来水量分析，橡胶坝断面多年平均来水量为18155 万m3，年际间相差悬殊，最大来水量是最小来水量的47.8倍。年内分配也极不均匀，7月及8月来水量占全年的62.8%，4—6月来水量占全年的12.6%。
3 橡胶坝蓄水分析与耗水分析
3.1 各橡胶坝蓄水量分析
依据8 座橡胶坝的坝高、回水长度、河道宽度，估算各橡胶坝蓄水量，如表1。
表1 9 座橡胶坝蓄水量蒸发及渗漏年损失水量表
3.2 橡胶坝耗水量分析
郜家店橡胶坝处的耗水主要考虑河道修建橡胶坝形成水面所增加的蒸发、渗漏损失量。郜家店橡胶坝耗水量分析除考虑郜家店橡胶坝蒸发、渗漏损失外，还考虑了已建的8个橡胶坝蒸发、渗漏损失量。
多年平均年蒸发损失深度按下式计算：
式中：h蒸为年平均蒸发损失深度；K为大水体年蒸发折算系数；E水为年平均水面蒸发深度（20 cm蒸发器）；P为多年平均年降水深度；R为多年平均年径流深。经计算，各橡胶坝多年平均水面蒸发损失深度为242 mm。
根据本地区代表站南城子站的多年平均蒸发深度的年内分配比，求出各月蒸发损失深度。年渗漏损失深度按中等地址条件考虑，h渗=800 mm，并平均分配到各月。根据各橡胶坝水面面积计算各月蒸发、渗漏损失水量，9个橡胶坝汇总损失水量成果见表1 及表2。
表2 9 座橡胶坝蒸发渗漏损失水量年内分配表 万m3
4 郜家店橡胶坝蓄满保证率分析
将郜家店坝址以上的9个橡胶坝共同当成一个水库，郜家店橡胶坝来水量、9 座橡胶坝蒸发渗漏损失水量、9 座橡胶坝蓄水量情况，见表3。
表3 来水量、损失水量及蓄水量年值表
从年均值上看，9 座橡胶坝蓄水量、蒸发渗漏损失水量，占郜家店橡胶坝来水量的1.45%，所占比例不大，但来水量年际及年内分布不均，对1955—2015年长系列逐年分月进行蓄满分析计算。橡胶坝冬季和汛期不蓄水，蓄水时间确定为3月、4月、5月、6月、9月、10月、11月。
4.1 当月蓄水当月蓄满保证率分析
分析了从3月、4月、5月、6月、9月、10月、11月，分别开始蓄水情况下，当月蓄满的保证率。当月蓄满计算公式为：月来水量-蓄水量-月蒸发渗漏损失水量，正值表示弃水量，即当月底9 座橡胶坝全部蓄满；负值表示9 座橡胶坝的缺水量，即当月底9 座橡胶坝不能全蓄满[2]。
当9 座橡胶坝同时蓄水情况下，郜家店坝3月、4月当月蓄水当月蓄满的保证率为85.2%、86.9%；5月、6月的来水量较小，若要当月蓄满保证程度较低；汛期过后，9月及10月9 座橡胶坝100%全部蓄满。
4.2 跨月蓄水蓄满保证率分析
橡胶坝跨月蓄水分析，分析了从每年3月初开始蓄水，到4月底、5月底、6月底的橡胶坝蓄满的保证率。若要计算5月跨月蓄水，其跨月蓄满计算公式为：3—5月来水量-蓄水量-3—5月蒸发渗漏损失水量。得出：从3月开始蓄水，橡胶坝蓄满的保证率都在95%以上，跨月蓄水蓄满的保证率非常高。
橡胶坝跨月蓄水分析，也分析了从每年4月初开始升坝蓄水，到5月底、6月底的橡胶坝蓄满的保证率。从4月初开始蓄水，1961年系列中有5个年份的5月不能蓄满，5个年份的6月不能蓄满，5月、6月底蓄满的保证率均为91.8%，跨月蓄水蓄满的保证率较高。
5 结论
目前橡胶坝的蓄满程度分析没有成熟规范的分析方法，一般都是从水量上简单分析，文中以寇河郜家店橡胶坝为例，分析了坝址来水、橡胶坝群耗水量，提出了橡胶坝群最下游橡胶坝蓄满保证率的分析方法，可为橡胶坝群的蓄满保证率分析提供一定的参考。
