佛山市博愛湖調水補水分析計算

2015-12-31 00:00:00邵錦焯

基層建設 2015年35期

廣州市水務規劃勘測設計研究院廣州 510640

摘要：本文通過分析博愛湖及下游河涌水量平衡，說明博愛湖本身來水量可滿足用水需求，但因年內降雨分配極不均勻，枯水期徑流量少，存在用水不足的問題，最后提出合理可行的調水補水工程措施及方案，對確定博愛湖工程補水規模有一定的參考和指導作用。

關鍵詞：調水補水；水量平衡；分析；計算

Analysis and calculation of Foshan Boai Lake water diversion project

SHAOJinzhuo

（Guangzhou Municipal Institute of Water Affairs Investigation and Design，Guangzhou 510640）

Abstract：By analyzing the party Boai Lake and creek downstream water balance，indicating Boai Lake water itself to meet the water needs，but very uneven distribution of rainfall during the year，the dry season runoff less，there is a water shortage problem，the final tune reasonable and feasible water for engineering measures and plans，determining pay scale engineering Boai Lake has some reference and guidance.

Key words：Diversion water；Water balance；Analysis；Calculation

一、工程概況

1博愛湖概況

擬建博愛湖位于佛山市南海區中部獅山鎮的核心區，湖面面積545畝，設計充分利用現有資源，通過將附近的水塘、低地連為一體形成湖面。博愛湖處于小山丘地帶，周邊高程大多在2～15m，集雨面積4.01km2，湖區正常蓄水位7.0m，正常容量119.1萬m3，出口設景觀溢流堰，溢流堰總長80m，堰頂高程7.5m，溢流口段寬5m，高程7.0m，防洪設計標準20年一遇，校核標準100年一遇。博愛湖將建設成為一個具有雨洪調蓄、生態、補水、景觀、休閑功能于一體的都市生態湖區，體現城市濱水魅力。

2周邊水系概況

博愛湖及其下游河涌屬于解放涌水系，解放涌干流長約11km，南北走向，南起北江大堤獅山水閘，北至獅山圍解放水閘。解放涌水系流域面積73.6km2，包括解放涌、三江口涌及其放射狀支涌，現狀干流河涌有6條，支涌12條。解放涌水系的外圍，西南面為北江，西北面為西南涌，內河水系與外江相接處均有水閘控制。

博愛湖下游河涌為沙羅底涌和濠溪涌，兩河涌出口匯入解放涌。沙羅底涌和濠溪涌周邊約5km2用地規劃為高等級醫療服務、商業金融、商務辦公、居住區域等，對水環境及水景觀要求很高，博愛湖將為河涌進行景觀補水。博愛湖及周邊水系見圖1所示。

圖1 博愛湖及周邊水系圖

二、水量平衡分析

1天然徑流量

（1）降水特征

據南海氣象站資料統計，南海區多年平均年降雨量1625mm，實測最大年降雨量2257mm（1961年）、最小年降雨量為1076mm（1991年），最大年降雨量與最小年降雨量之比為2.1，降水的年際變化較大。

表1 南海區多年平均降水量年內分配

月份123456789101112

占比/%2.74.24.910.214.716.513.813.611.54.22.31.6

合計/%11.841.338.88.1

本區域降水有明顯的季節變化，降雨主要集中在4～9月的汛期，各月雨量在170mm 以上，其降雨量占全年的80.1%，枯水期僅占19.9%。前汛期（4～6月）占年降水總量的41.3%，后汛期（7～9月）占38.8%。南海區多年平均降水量年內分配情況見表1。

（2）天然徑流量

根據廣東省水文圖集，博愛湖工程位置多年平均降雨量1650mm，多年平均徑流深約800mm。博愛調蓄湖來水面積為4.01km2，計算多年平均徑流量為320.8萬m3，年平均流量為0.10m3/s。徑流的年內變化與流域降雨的時空變化基本一致，地區汛期降雨量約占全年降雨量的80%以上，非汛期不到20%，汛期平均徑流量為256.6萬m3，非汛期平均徑流量僅為64.2萬m3。博愛湖湖區多年平均徑流計算見表2。

表2 博愛湖湖區多年平均徑流

項目數值單位

多年平均徑流量320.8萬m3

多年平均徑流流量0.10m3/s

汛期平均徑流量256.6萬m3

平均徑流流量0.16m3/s

非汛期平均徑流量64.2萬m3

平均徑流流量0.04m3/s

2需水量

本工程需水量計算主要包括下游河涌生態環境需水量及博愛湖自身的蒸發滲漏量。

（1）河涌生態環境需水

河涌生態環境需水指維持河流生態系統一定形態和一定功能所需要保留的水（流）量，一般采用Tennant法計算。根據Tennant法，維持河道一定功能需水量計算式如下：

式中：（m3）為多年平均條件下維持河道一定功能的需水量，（天）為第i月天數，（m3/s）為i月多年平均流量，為第i月生態環境需水百分比。

利用Tennant法將全年分為兩個計算時段，枯水期通常選取多年平均流量的20%作為河道生態環境需水量，汛期選取多年平均流量的40%作為河道生態環境需水量。按照區域規劃要求，補充河涌生態水量的河涌主要有沙羅底涌和濠溪涌，非汛期河涌生態環境需水量合計為0.023m3/s，見表3。

表3 河涌生態環境需水量計算

河涌集雨面積

（km2）多年平均徑流量

（萬m2）多年平均流量

（m3/s）生態需水量（m3/s）

汛期非汛期

沙羅底涌2.34187.20.0590.0240.012

濠溪涌2.12169.60.0540.0220.011

合計4.46356.80.1130.0450.023

（2）博愛湖蒸發滲漏

博愛調蓄湖的正常蓄水水面面積為0.363km2（約545畝），按年平均水面蒸發量1250mm計算，全年平均蒸發量為45.4萬m3，年平均蒸發損失流量為0.014m3/s。湖體滲漏損失總水量按每旬損失蓄水量的1%考慮，滲漏損失按流量形式計為0.014m3/s，故蒸發滲漏總水量為0.028 m3/s。博愛湖蒸發滲漏量計算見表4。

表4 博愛湖蒸發滲漏量計算

項目數值單位

蒸發年蒸發水量45.4萬m3

以流量形式計0.014m3/s

滲漏正常蓄水量119.1萬m3

每旬滲漏水量1.19萬m3

以流量形式計0.014m3/s

損失總計以流量形式計0.028m3/s

3水量平衡分析

對比以上博愛湖徑流來水及需水量計算成果，從全年來水總量考慮，博愛調蓄湖本身的天然來水量可以滿足用水需求及水量損失，但是因年內來水量的分配極不均勻，汛期的來水量占全年的八成之多，枯水期的來水偏少，而且調蓄湖的蓄水容積有限，降雨后短時間內流失大部分水量，因而難以對下游河涌進行持續補水，調蓄湖面臨季節性缺水的局面，必須采取有效措施來解決枯水期水量不足的問題，主要措施是通過建設提水泵站對湖區進行補水。

三、調水補水工程措施

1補水水源

博愛湖工程西南面為北江，距離北江僅幾公里，工程附近解放涌的北江出口位置建有獅山引水水閘和泵站，對本工程有十分有利的引水條件。

北江是整個獅山鎮水源地，有較優質的水源，汛期引水利用北江水位高于內涌水位時開閘自流引水，枯水期自流引水不足或者北江水位低于內涌水位時開動水泵抽水，經獅山水閘、獅山引水泵站引水直接進入解放涌，可慮新建引水泵站從解放涌調水入博愛湖作為其補水水源。

2補水線路

圖2 補水線路方案比選

根據補水水源及博愛調蓄湖周邊區域現狀，擬定博愛湖補水線路兩個方案。方案一：沿附近小小路鋪設壓力管至博愛調蓄湖；方案二：沿解放涌和濠溪涌河岸鋪設壓力管至博愛調蓄湖。方案二線路較短，投資上會較方案一節省，但線路彎曲，今后可能形成施工干擾或用地沖突，且在以后的管理維護方面增加困難；方案一線路順直，管道兩側施工條件好，干擾相對較少，實施具有可操作性，對管道的管理維護方便，且水體直接補至上游湖區，有利于形成水循環，推薦采用方案一。補水線路方案比選分析見圖2。

3泵站規模及補水方案

對河涌補水主要集中于非汛期，補水泵站規模的確定滿足河涌生態需水0.023 m3/s及蒸發滲漏0.028 m3/s之和0.051 m3/s可滿足要求，但考慮補水管道規模與對應成本和效益的因素，且利于泵站的補水調度管理，適當增加泵站設計流量及裝機容量。綜合分析確定泵站設計流量0.25m3/s，補水管徑600mm，補水周期約5d一次，補水利用湖體容量2.16萬m3，補水泵站規模及補水方案見表5。

表5 補水泵站規模及補水方案

項目數值單位備注

設計補水流量0.25m3/s備用0.25 m3/s

每次補水時長24h

每次補水水量2.16萬m3

湖面水位最大變幅0.06m利用了博愛湖容積

對景觀影響很小

補水周期5d/次約5d補水一次

河涌生態需水生態補水流量0.023m3/s滿足生態用水需求

每天水量0.20萬m3

蒸發滲漏流量0.028m3/s補充蒸發滲漏

每天水量0.24萬m3