合陽縣太棗水庫放水塔兩級進水口論證

張 坤，陳 浩，楊 艷

（1.西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710018；2.中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610；3.陜西水環境工程勘測設計研究院，陜西 西安 710018）

合陽縣太棗水庫放水塔兩級進水口論證

張 坤1，陳 浩2，楊 艷3

（1.西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710018；2.中水珠江規劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610；3.陜西水環境工程勘測設計研究院，陜西 西安 710018）

太棗水庫庫區存在淤積及塌岸兩部分影響水庫庫容的因素，嚴重的影響到太棗水庫的興利狀況，通過分析來確定如何正確有效的使用該部分庫容，根據淤積庫容的不同組成部分，即正常泥沙淤積和庫區塌岸，在滿足設計灌溉保證率的基礎上確定出通過分級取水的方式來解決該部分庫容的利用，根據水文地質資料，結合該工程的實際情況，通過該方案的實施，可增加35.22萬m3的庫容，更大限度的發揮水庫功能。

太棗水庫；興利庫容；放水高程

0 引言

太棗水庫位于渭南市合陽縣百良鎮太棗溝下游，壩址以上流域面積18.24 km2，河長16.92 km。太棗水庫以百良鎮的0.6萬畝高效農業灌溉供水為主，同時兼有防洪、攔沙等綜合利用效益。太棗水庫樞紐由碾壓式均質土壩、溢洪道、導流輸水洞、抽水泵站、太棗灌區等建筑物組成，水庫總庫容127.42萬m3，其中死庫容57.97萬m3，興利庫容30.36萬m3，滯洪庫容39.09萬m3。設計壩頂高程438.00 m，最大壩高31.6 m，工程屬于Ⅳ等小（1）工程，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級，臨時建筑物為5級。水庫防洪標準按30年一遇設計，300年一遇校核，相應的洪峰流量分別為57 m3/s和112 m3/s。水庫死水位為430.63 m，正常蓄水位為433.76 m，設計洪水位435.73 m，校核洪水位436.91 m。

太棗水庫在可行性研究階段中發現，根據太棗溝的流域水文計算情況及規劃中提及的水庫建設任務灌溉6000畝耕地，按照常規的放水高程設計不能夠滿足水庫的常規任務，合陽縣百良鎮屬于缺水地區，水庫的供水任務在原則上需要做到最大化，以便解決該地區的缺水情況，如何在壩址選擇受限的條件下解決該問題成為了該水庫設計階段的一個難點。

2 死水位分析

根據太棗水庫庫區實際情況，影響死水位確定的主要因素是庫區淤積，根據太棗水庫的設計及運行要求，水庫淤積包括以下兩部分：與西龍水庫區間流域來沙、庫區塌岸兩部分。

2.1 泥沙淤積

合陽縣境內建有白家河、紅旗等多座水庫。白家河水庫位于金水河上游，1964年8月建成，壩址以上控制流域面積50 km2，至 2010年淤積 80萬 m3，泥沙干容重取 1.3 t/m3，則白家河水庫壩址流域年輸沙模數為424 t/km2；紅旗水庫位于徐水溝，1974年4月竣工，壩址以上流域面積71.6 km2，至2004年淤積70萬m3，則白家河水庫壩址流域年輸沙模數為 435 t/km2。

根據《渭南地區暨銅川市實用水文手冊》，太棗溝流域懸移質年沙模數為500 t/km2～1000 t/km2，《渭南地區暨銅川市實用水文手冊》編制于20世紀80年代，經過30余年的水土保持治理，年輸沙模數應較之前有所下降。

綜上分析，本次太棗溝水庫壩址以上流域年均輸沙量取用450 t/km2，據此計算得太棗水庫50年總淤積量為22.75萬m3。對應設計高程424.86 m。

2.2 庫區塌岸

參考太棗水庫地質勘察報告，所選壩址回水區內，第一類岸坡塌岸的庫岸總長度約172.2 m，塌岸寬度在12.8 m左右，估算塌岸方量約0.26萬m3；第二類岸坡塌岸的庫岸總長度約819.5 m，塌岸寬度4.4～50.1 m，估算塌岸方量約14.47萬m3；第三類岸坡塌岸的庫岸總長度約317.5 m，塌岸寬度約34.0 m，估算塌岸方量約12.06萬m3。三類庫岸總塌岸方量約35.22萬m3。

2.3 淤積庫容確定

經過對區域泥沙及庫區塌岸的分析得出結論：區間流域來沙22.75萬 m3，塌岸量 35.22萬 m3，合計死庫容為57.97萬m3，本次取設計死庫容為57.97萬m3，相應水位為430.63 m。

3 放水口高程

3.1 一級放水口

根據規劃要求，太棗水庫的主要任務為解決百良鎮6000畝耕地的灌溉問題，設計灌溉保證率為50%，按照“以供定需”的原則合理擬定水庫供水范圍，根據壩址處庫容曲線和太棗溝流域的來水過程，并考慮水庫滲漏蒸發損失，采用時歷列表法進行長系列調節計算，并以上述原則進行調節計算。在滿足河道生態水量的情況下，可向灌區供水66萬m3，根據太棗水庫興利調節計算，確定起調水位430.63 m（庫容57.97萬m3），為滿足設計灌溉工程任務，假定正常蓄水位為433.76 m，對應興利庫容30.36萬m3，經調節，其灌溉保證率為47.20%，不能夠達到設計規范要求50%的要求。

根據興利調節計算結果可知，將放水塔的放水口設置在設計淤積高程430.63 m時候，水庫不能滿足其灌溉任務，因此，需要設置二級放水口來滿足灌溉保證率。

3.2 二級放水口

3.2.1 數據分析

參考淤積庫容分析，太棗水庫的淤積主要由兩部分組成：①正常使用年限內的流域面積內的天然泥沙淤積；②水庫蓄水位抬高之后引起的庫區塌岸量。其中正常使用年限50年內的泥沙淤積量為22.75萬m3，占整個淤積庫容量的39.24%，由于蓄水導致的水庫庫區塌岸為35.22萬m3，占整個淤積庫容量的60.76%，從以上數據上可以看出來，庫區塌岸對淤積庫容的影響占主導地位。

按照常規的設計，太棗水庫可以只布置一級進水口來滿足任務要求，但從以上數據可已看出，如果僅僅只布置一級進水口，那樣會導致35.22萬m3的水暫時處于閑置狀態，且興利調節不能夠滿足設計灌溉保證率，因此為了確保水庫的建設效益，保證太棗水庫的順利實施，需要布置二級進水口。

3.2.2 塌岸分析

庫區塌岸形成的原因是水庫建設后使得水位升高，沿河流的水庫回水長度約1.9 km，庫岸周邊均為土質岸坡，坡積黃土狀土及坡洪積壤土分布范圍較小，厚度較薄，且多處于沖溝溝口及兩岸緩坡地帶，待水位抬高以后，該區域勢必會長期處于淹沒或者浸沒的范圍內，會造成邊坡不穩定，產生塌岸。

3.2.3 管理分析

隨著近幾年我國各省市地區對水土保持工作的重視，太棗水庫所在太棗溝小流域內的植被覆蓋率得到了大大的提高，這些水保措施起到了固土保水的作用。水庫建設后可通過加強水庫建設的運行監測管理措施，使得庫區的塌岸發生概率大大降低，太棗水庫在其使用年限內發生少量的塌岸量或者不會發生庫區塌岸，如果僅僅在設計淤積高程布置一級放水口，就會導致設計淤積高程與泥沙淤積高程之間的庫容即塌岸庫容35.22萬m3將得不到充分的利用，這對于缺水地區來水無疑是水資源的大量浪費，使得水庫的綜合效益下降，更甚至影響到太棗水庫建設的必要性。

3.2.3 二級放水口

為了充分利用庫區來水，保證灌區的灌溉保證率，本次設計優先考慮庫區塌岸不發生的情況，即只考慮正常水庫泥沙淤積的情況下進行徑流調節，設計淤積年限50年時，泥沙淤積庫容22.75萬m3，對應的高程為424.86 m，因此本次設計將放水塔運行模式調整為：布置兩個放水口，在高程424.86 m（泥沙庫容22.75萬m3）處安裝一級閘門，在高程430.63 m（設計淤積庫容57.97萬m3）處安裝二級閘門，即在塌岸方量暫不考慮情況下，淤積面至死水位之間的水量可作為灌溉用水參與徑流調節。

當正常蓄水位為433.76 m時，隨著水庫淤積量的增大，灌溉保證率相應減小，當水庫淤積面達到424.86 m時，6000畝農田的灌溉保證率為54.7%，滿足50%的灌溉保證率。當水庫淤積面繼續升高時，如繼續想最大限度發揮太棗水庫的效益，可采取增設防浪墻或加壩的措施提升正常蓄水位，增大興利庫容以滿足灌溉的要求。

通過以上數據及運行關系分析，最終確定太棗水庫放水塔采用兩級閘門放水的方式，設計正常蓄水位為433.76 m，對應興利庫容30.36萬m3，灌溉設施面積6000畝，滿足建設任務要求。

4 放水塔運行方式

放水塔兩個進水口共用一個閘門，水庫建成以后進入運行期，首先對設計一級放水口進行封堵，塔身內預留閘門啟閉空間，后期運行過程中，隨著淤積情況的加劇或者庫區塌岸發生，將二級放水口淤積后，對二級進水口進行封堵，再開啟一級放水口。

5 結語

通過對太棗水庫淤積庫容的分析及興利調節結果分析，確定出太棗水庫放水設施布置兩級放水口的設計方案，可通過對放水設施高程控制及加強對庫區塌岸的管理來增大水庫的效益，有效緩解當地用水需求，使得太棗溝水資源得到有效利用。

TV223

B

1673-9000（2017）05-0148-02

2017-08-15

張坤（1984-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利工程設計工作。