坪底供水工程供水規模調整設計

張 敏

坪底供水工程供水規模調整設計

張 敏

（山西省水利水電勘測設計研究院，太原030024）

隨著石樓縣經濟發展供水任務增加，坪底供水工程原設計供水規模難以滿足工業和生活用水需求，因此，需對該供水工程規模進行調整。經計算，該工程年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s；工程總庫容744萬m3，調蓄池容積120萬m3。

供水規模；調整；供水保證率

1 工程概況

坪底供水工程地處山西省呂梁市石樓縣境內，屈產河中游坪底河段，壩址距裴溝鄉政府4.5km，距石樓縣城22km，距屈產河入黃口25km，控制流域面積978km2，是一座以生活、工業供水為主，兼顧防洪的小（1）型水利樞紐工程。

壩址上游3km內分別有支流暖泉河、龍交河匯入屈產河。

坪底供水工程的主要建筑物由取水樞紐大壩、泵站、供水管道、調蓄水池等組成。取水樞紐壩體采用混凝土重力壩，壩軸線長134.1m，建筑物主要由底孔壩段、溢流壩段及左、右岸擋水壩段等組成。在暖泉溝與屈產河交匯處高地增設儲水池。供水戶為石樓縣工業園區。坪底供水工程原設計水庫總庫容432萬m3，供水量500萬m3。隨著石樓縣經濟發展的需要和供水任務的增加，原設計供水規模難以滿足工業和生活用水需求，因此，有必要對該供水工程規模進行調整。

本次設計計算，該工程年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s。供水工程總庫容744萬m3，興利庫容233萬m3。壩頂高程839.5m，最大壩高37.5m，校核洪水位839.35m，正常蓄水位832.5m，調蓄池容積120萬m3。

2 調度運行方式

1970~2010年多年平均懸移質輸沙量661萬t，侵蝕模數最高達1.17萬t/km2。水土流失十分嚴重。

屈產河流域泥沙主要集中在汛期，其中7~8月份來沙量占全年86%以上。屈產河河道縱坡較大，水流挾沙能力強，汛期一發生洪水，就挾帶大量泥沙，而且往往是小水帶大沙。為了保證水庫的有效庫容，增加排沙和減少淤積，水庫運行考慮汛期和非汛期，汛期為6~9月，主汛期為7，8月份，非汛期為當年的10月到來年的5月；水庫非汛期按正常水位運行，主汛期7，8月份空庫運行；非主汛期6，9月份降到汛限水位運行。

3 入庫徑流

3.1 天然徑流

坪底供水工程下游設有裴溝水文站，裴溝水文站于1962年6月設立，控制流域面積1023km2。坪底供水工程位于裴溝水文站上游8km處，控制流域面積978km2，占裴溝站控制流域面積95.6%，入庫天然徑流采用裴溝水文站的天然年徑流按面積比的方法折算。

裴溝水文站多年平均實測年徑流2836萬m3，多年平均天然年徑流2980萬m3，95%年份天然徑流量1234萬m3；推算出坪底供水工程多年平均天然徑流量2849萬m3，95%年份天然徑流量1180萬m3。

3.2 多年平均入庫徑流

入庫徑流為坪底供水工程天然徑流扣除壩址上游0.02萬hm2農田的灌溉用水后得出，經計算，多年平均入庫徑流量2679萬m3。入庫徑流如表1。

表1 坪底供水工程設計入庫徑流成果單位：萬m3

3.3 典型入庫徑流

典型年選擇時，考慮年均徑流量和含沙量因素，選擇徑流量較小和含沙量較大的1991，1994，2006年作為典型年，徑流采用水文年，計算周期為當年的5月到次年的4月。

在3個典型年中，1994年的年徑流量和年輸沙量最大，1991年次之，2006年最小；當含沙量大時，供水工程不引水，扣除不引水天數，1991年為引水量最小的一年，由于供水保證率為95%，在設計系列中允許破壞1年，因此選擇最不利的1991年作為設計典型年。

4 水庫特征水位選擇

4.1 死水位死水位根據壩前泥沙淤積高程確定，壩前淤積高程822.5m，考慮到工程布置和取水深度要求，初步確定死水位825.0m。

4.2 正常蓄水位

影響坪底供水工程取水樞紐正常蓄水位的因素主要是淹沒。淹沒馬村橋將影響移民新村居民的生活和生產。因此，正常水位選擇的上限為不淹沒馬村橋。根據馬村橋和移民新村的位置和高程等因素，正常蓄水位上限確定為834.5m。

影響正常蓄水位選擇的另一因素是供水。盡可能選擇較高的正常蓄水位來增加供水工程的供水量。

根據以上影響因素，初步確定828.5，830.5，832.5，834.5m作為正常蓄水位進行方案比較，以可供水量作為主要指標進行正常蓄水位的選擇。

不同正常蓄水位方案結果如表2。

表2 不同正常蓄水位徑流調節結果

表2結果看，當隨著正常蓄水位抬高，供水量隨之增加；當正常蓄水位828.5m時，當正常蓄水位為828.5m時，坪底供水工程的供水量在原設計500萬m3的基礎上沒有增加，因此正常蓄水位不應低于828.5m。當正常蓄水位由828.5m抬高到830.5m時，除滿足原設計任務外，還可增加供水量30萬m3，由830.5m抬高到832.5m時，供水量增加170萬m3，由832.5m抬高到834.5m時，供水量增加130萬m3，增加的供水量減少，從增加的供水量來看，選擇832.5m作為水庫的正常蓄水位。

4.3 汛限水位

影響汛限水位確定的因素，除了與正常水位影響因素一致以外，還應考慮排沙因素。

因屈產河泥沙較大，確定水庫運行方式為主汛期7，8月空庫運行，非主汛期6，9月適當抬高汛限水位，利于水量攔蓄供水。

在正常蓄水位確定的條件下，擬定832.5，830.5，828.5，826.5m 4個方案進行汛限水位的比選，其中832.5m方案為與正常蓄水位相同。汛限水位的確定同樣以可供水量為主要條件，同時考慮庫區淹沒等因素。

表3列出了不同汛限水位下工程增加的供水量。從表中可以看出，當汛限水位由828.5m降低時，該工程增加的供水量減少，所以，從供水能力、庫區淹沒和大壩規模等因素考慮，將828.5m作為水庫的汛限水位。

表3 不同汛限水位徑流調節結果

5 調蓄水池規模確定

本次設計選擇坪底供水工程原設計調蓄池容量120萬m3和80萬m3的蓄水池進行比較。與原設計相比，當調蓄池容量120萬m3時，可增加供水量200萬m3，當調蓄池容量80萬m3時，可增加供水量150萬m3。

本次設計推薦維持原設計調蓄池容量120萬m3。

6 徑流調節計算

6.1 基本資料

入庫徑流采用1970~2010年徑流系列。原始庫容曲線及考慮淤積后的庫容曲線如表4。坪底供水工程附加蒸發深820.8mm。取水樞紐庫區蓄水條件良好，年滲漏損失按年蓄水量的1%考慮。

表4 坪底供水工程水位～面積～庫容曲線

續表4

6.2 計算方法

徑流調節計算采用長系列法和典型年逐日調節法進行，根據水庫的調度運行方式，水庫在主汛期的7月和8月空庫運行，在非主汛期的6月和9月水位降低到汛限水位運行。

長系列法采用1970~2010年31年的逐月徑流資料進行逐月調節。逐日調節采用典型年的逐日徑流資料進行，同時考慮含沙量大供水工程不引水的因素。

6.3 徑流調節計算

6.3.1 長系列

經過徑流調節計算，水庫除了滿足原設計500萬m3的供水外，還可增加供水200萬m3，總供水量700萬m3，供水保證率95%。

蓄水池水量由坪底取水樞紐庫區供給；當水庫有多余水量時，將水抽至蓄水池內，汛期也可抽水，盡量保持蓄水池處于蓄滿狀態。

6.3.2 典型年

本次設計初步確定引水最大含沙量為10kg/m3。最不利的典型年采用水文分析的成果中的1991年，年引水量556萬m3，選擇1994年作為較不利的典型年，年引水量721萬m3。

根據選取典型年進行逐日調節計算周期為當年5月到次年4月。經計算可知，當遭遇1991年典型年份時，坪底供水工程供水量520萬m3，當遭遇1994年典型年份時，水庫供水量650萬m3。

6.3.3 供水量確定

當供水保證率為95%時，長系列逐月調節的供水量比典型年逐日調節的供水量略大，從供水的可靠性考慮，最終確定坪底供水工程的供水量650萬m3，供水流量0.3m3/s。

7 結語

通過徑流調節計算，確定坪底供水工程的死水位825m，正常蓄水位832.5m，汛限水位828.5m，調蓄池容積120萬m3。年供水量650萬m3，供水保證率95%，供水流量0.3m3/s。

［1］李英明，潘軍峰山西河流［M］北京：北京科學出版社，2004.

［2］山西省水利水電勘測設計研究院.山西省石樓縣坪底供水工程可行性研究補充報告，2013.

［3］武鵬林，武福玉，高李寧.工程水文理論與計算［M］.北京：地震出版社，1998.

［4］葉守澤.水文水利計算［M］.北京：中國水利水電出版社，1992.

［5］SL278—2002，水利水電工程水文計算規范［S］.

The design of water supply scale adjustment of Pingdi water supply project

ZHANG min
（Shanxi Provincial Investigation&Design And Research Institute of Water Conservancy&Hydropower，Taiyuan 030024，China）

With the increase of economic development and water supply needs of Shilou county，The original design scale of water supply of Pingdi water supply project is difficult to meet the needs of industrial and domestic water.So It is need to ad just the scale of this water supply.reckoned，The project annual water supply is 6 million 500 thousand m3，Its water supply guarantee rate is 95%，The Water supply flow is 0.3m3/s；The total capacity is 7 million 440 thousand m3，The storage tank volume is 1 million 200 thousand m3.

Scale of water supply；adjust；water supply guarantee rate

S277；TU991

B

1672-9900（2016）04-0022-03

2016-06-28

張敏（1980-），女（漢族），山西左權人，工程師，主要從事工程水文及水資源規劃工作，（Tel）13754820356。