楼庄子水库初期蓄水原则及蓄水方案选择

2022-04-20王锋博

陕西水利 2022年2期

王锋博

（新疆水利水电项目管理有限公司,新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

水库蓄水方案的拟定应既满足蓄水期防洪度汛要求,又能使水库尽早发挥工程效益[1]。初期蓄水方案对水库的安全至关重要[2],鉴于其影响因素复杂,需根据工程实际科学分析初期蓄水时间和蓄水速率,并始终贯彻科学性和安全性原则。本文以楼庄子水库为例,选择典型水文年进行调蓄演算,科学制定下闸蓄水时间和初期蓄水方案。

1 工程概况

楼庄子水库位于昌吉市头屯河上游中低山区,是头屯河上游山区控制性骨干工程,水库主要任务是灌溉、防洪和城市生活及工业供水。楼庄子水库为Ⅲ等工程,工程规模为中型。正常蓄水位1394.50 m,死水位1353.30 m,汛期限制水位为1394.50 m,防洪高水位1397.21 m,总库容7374 万m3。水库建成后,可全面提高河流下游城市、基础设施的防洪标准,使防洪标准由目前的20 年一遇标准提高到50 年一遇,确保下游人民群众的生命和财产安全。

2 水库蓄水方案

楼庄子水库工程的初期蓄水的目标为蓄至正蓄水位1394.5 m。

2.1 下闸蓄水原则

以坝址断面不断流下泄生态基流为前提,当来水大于下游综合用水要求时,水库进行蓄水。在水库正常发挥供水效益之前,来水小于下游用水要求时,水库按照来水放水。各月水位以水库蓄满为控制,若来水大于灌区需水过程时,按灌区用水要求下泄、多余水量水库蓄水；若来水小于下游需水时,按来水下泄,在满足蓄水时坝基、坝体应力及变形调整所需时间条件下,尽快完成初期蓄水,尽早发挥工程效益。严格遵守对初期蓄水期间工程安全的要求,出现突发情况,应立即停止蓄水,待查明原因或做出处理后方可继续蓄水。

2.2 初期蓄水方案

2.2.1 初期蓄水径流代表年选择

结合下闸蓄水起始月份,进行不同起始月的水文年水量频率分析,选择年来水为P=25%（丰水年）、P=50%（平水年）、P=75%（枯水年）的三个典型年进行初期蓄水计算。

楼庄子水库工程所在的头屯河径流年际变化小,年内分配不均,一般1月～4月处于枯水期,来水量很有限,仅能满足生态基流水量下泄要求。坝址断面多年平均流量为7.27 m3/s,多年平均年径流量为2.293 亿m3。每年6月～8月为头屯河的丰水期,水量约占到全年水量的64.85%。

2.2.2 初期蓄水期间的下游需水过程

（1）头屯河水库出库断面国民经济地表水用水过程

楼庄子水库工程期蓄水期为2020年～2021年,灌区全年需水量为27832万m3,其中地下水和其它水源总量为6487万m3,其余皆由楼庄子水库调节供给地表水量为21345万m3。根据头屯河灌区2019年地表水用水总量实际情况,初期蓄水仍然此下游需水过程线为基础,并经过具体分析,根据调整后2020年头屯河河区楼庄子水库和头屯河水库的总供水量是推求到头屯河水库坝后的总需水量,见表1。

表1 头屯河灌区需水库放水量表单位：万m3

（2）生态基流

楼庄子水库坝址断面多年平均径流量为2.293 亿m3,楼庄子坝址断面生态基流最低要求为每年3502 万m3,在头屯河水库断面的生态基流则是3572 万m3。

2.2.3 初期蓄水计算

初步拟定2021年1月1日、2021年2月1日、2021年3月1日、2021年4月1日、2021年5月1日共五组下闸蓄水方案,最晚截止蓄水时间2021年5月31日。对枯水年（P=75%）、平水年（P=50%）和丰水年（P=25%）三组典型年进行计算,见表2。

表2 楼庄子水库初期蓄水计算成果表

（1）1月1日起蓄

从调节计算表中分析,P=25%丰水年从1 月1 日下闸,到3 月底还是无水可蓄状况,实际蓄水集中在4 月、5 月两月,其中从4 月底的28 万m3的蓄至591 万m3只用了19 天,即从5 月1日～5月19日即蓄至目标水位,见表3。

表3 楼庄子初期蓄水计算结果统计表（1月1日下闸）

（2）2月1日起蓄

从调节计算表中分析,P=25%、P=50%和P=75%来水情况下,从2 月1日下闸到5月底均无法蓄到死水位；只是P=25%丰水年也只蓄到1336.71 m,实际蓄水集中在4月、5月两月,见表4。

表4 楼庄子初期蓄水计算结果统计表（2月1日下闸）

（3）3月1日起蓄

从调节计算表中分析,只有P=50%平水年从3月1日下闸,到5月底蓄水位超过了死水位,P=25%和P=75%来水年均无水可蓄。P=50%平水年从3月1日下闸至5月9日用了69天蓄到目标水位,见表5。

表5 楼庄子初期蓄水计算结果统计表（3月1日下闸）

（4）4月1日起蓄

从调节计算表中分析,P=25%、P=50%、P=75%来水年从4月1日下闸,到4 月底还是无水可蓄状况；到5 月底也只有P=25%丰水年蓄到1351.8 m,距目标水位尚差1.5 m,见表6。

表6 楼庄子初期蓄水计算结果统计表（4月1日下闸）

（5）5月1日起蓄

从调节计算表中分析,P=25%、P=50%、P=75%来水年从5月1日下闸,到5月底分别蓄到1364 m、1367.5 m、1353.5m,均超过了死水位；蓄至目标水位分别用了24天、23天和31天,见表7。

表7 楼庄子初期蓄水计算结果统计表（5月1日下闸）

2.2.4 蓄水方案选择

综合以上五个蓄水方案情况,只有5月蓄水方案能达到初期蓄水目标,初期下闸蓄水时间为5月1日,终蓄时间为5月31日。

2021年5月1日下闸蓄水方案导流泄洪洞下闸但不闸死,要保证各业用水放水要求,水库边放水边蓄水,遇丰水年（25%）、平水年（50%）、枯水年（75%）情况下,分别可于2021年5月24日、23日、31日使水库蓄水位达到死水位1353.3 m高程。

由图1、图2可知,2021年5月1日,水库下闸蓄水至该月月底,该月各业用水主要由通过头屯河水库调节供给下游,楼庄子水库则尽快蓄水到死水位以上；该月各月及生态基流均得到供水保证。2021年5月1日～2022年4月30日,丰水年（P=25%）、平水年（P=50%）和枯水年（P=75%）来水均可满足灌区需水要求。