黃陵縣柳芽川水庫工程正常蓄水位方案比選

李發龍

（西安景天水利水電勘測設計咨詢有限公司，陜西 西安 710018）

1 工程概況

柳芽川水庫工程位于黃陵縣雙龍鎮西17 km的沮河右岸柳芽川溝道內，工程壩址以上流域面積113.07 km2，多年平均凈流量548.88萬m3，工程主要任務為供水，兼顧防洪，主要供水對象為店頭鎮鎮區3.26萬人生活用水及黃陵礦業集團有限責任公司2×1000 MW電廠生產用水，工程由樞紐大壩、溢洪洞、放水臥管和輸水管道四部分組成，設計總庫容606.00萬m3，其中滯洪庫容156萬m3，興利庫容332.4萬m3，死庫容117.6萬m3，柳芽川水庫樞紐大壩為均質土壩，設計最大壩高31.50 m，最大壩長242 m，水庫正常蓄水位1098.55 m，校核洪水位1102.77 m，工程設計供水規模1.5萬m3/d，日均供水1.0萬m3/d，多年平均供水量300.06萬m3，建設總投資2.66億元。

2 正常蓄水位方案比選目的

考慮到正常蓄水位的變化會對供水量、保證率、投資、效益等帶來影響，為保證合理、經濟、安全、可靠的正常蓄水位，本次擬定蓄水位分別降低和升高1 m后形成1097.55 m、1098.55 m、1099.55 m三個正常蓄水位，分別進行反復調節計算，并進行技術比較，同時估算水庫建安投資，采用差額內部投資收益率進行經濟比較。但是因本工程的首要任務為供水，其供水保證率必須滿足要求，在此基礎上合理優化減少投資。

3 徑流調節

3.1 邊界條件

（1）來水量：工程壩址以上多年平均凈流量548.88萬m3。

（2）庫容曲線：通過對柳芽川溝道內上、下壩址1∶2000實測地形圖按照2 m等高距進行水位-面積勾繪。

（3）蒸發量：柳芽川水庫壩址處全年蒸發316.9 mm，本次按當地水面蒸發量乘以當日蓄水區平均水面面積計算。

（4）滲漏量：根據地勘成果，柳芽川庫區“地質情況良好”，庫區滲漏量按水庫各月蓄水量的0.8%進行計算。

（5）生態基流：采用了Q90法計算，其生態基流為46.80萬m3。

（6）死水位：影響死水位確定的主要因素是庫區淤積，通過死水位論證及分析，其死庫容為117.6萬m3，對應死水位為1087.27 m。

（7）供水量：設計供水量為311.93萬m3。

3.2 計算方法

受年際變化影響，柳芽川溝道內來水量月分配并不均勻，為保證調節計算與實際相符，柳芽川水庫調節計算在本階段采用連續年逐月長系列調節的計算方法，月徑流資料由黃陵站資料比擬到壩址處，徑流系列從1967年～2013年，系列長47年；庫容曲線采用1∶2000地形圖及方案成果計算，損失水量按照滲漏和蒸發計算，用水過程按照人飲和生產用水疊加統籌考慮。

3.3 調節計算原則

（1）計算過程中生活用水和工業生產用水按照疊加處理。

（2）調節計算過程中來水采用參證站比擬到壩址處的天然徑流來水，調節方法采用長系列時歷法調節，徑流系列從1967年到2013年，系列長47年，起調時間的起始時段為3月份。

（3）原則上月歷時保證率不低于97%，年保證率不低于90%。

（4）原則上月最大破壞深度不超過30%。

（5）凈來水量由壩址處天然來水量減去生態基流計算。當天然來水量小于需要的生態基流時，河道下泄水量按天然來水量計，凈來水量為零。

（6）庫滿時發生棄水。

（7）起調水位為死水位。

4 調節計算成果及正常蓄水位選擇

4.1 計算成果

分別對上述方案進行調節計算并估算投資后，其成果匯總如下表所示。

表1 不同正常蓄水位方案技術經濟比較匯總表

4.2 水位方案比選

技術比較：按照調節計算成果，在水位升高或降低1 m后，主要技術指標中的水量利用系數、多年平均供水量變幅較小，基本在0.3%左右，另外其他技術指標變化也較小，基本不影響正常蓄水位的選擇，但是主要技術指標中的控制指標，即設計保證率變化超過邊界條件，在水位降低1 m后，設計保證率降低為96.64%，小于97%，供水將不滿足設計要求，因此，從技術方面考慮，水位降低1 m方案原則上不可行，而將水位升高1 m后，其各項技術指標均能滿足要求。因此最終在技術指標比選條件下，僅有1098.55 m方案和1099.55 m方案為可行方案。1097.55 m方案為不可行方案。

經濟比較：分別測算三種方案的建安投資，采用差額投資內部收益率進行經濟比選，經過計算，三種不同水位方案的建設投資具有一定變化，首先是1097.55 m方案和1098.55 m方案，其水位降低1 m后投資減少，但其差額投資內部收益率為8.07%，顯然大于8%的基準收益率，因此，其投資增加對工程效益有利，即投資大的方案優于投資小的方案，兩者之間，優選1098.55 m方案，水位降低1 m不經濟；其次是1098.55 m方案和1099.55 m方案，即當水位升高1 m后，建設投資增加，其差額投資內部收益率為7.92%，小于基準收益率8%，因其小于基準收益率，顯然是增加投資，因此投資較小者相對優越，即1098.55 m方案優于1099.55 m方案，水位升高1 m不經濟。

4.3 比選結論

通過對上壩址三種不同水位方案的比較發現，在水位降低1 m后，其月歷時保證率降低至96.64%，低于97%，不滿足要求，在水位升高1 m后，各項技術指標均滿足，但導致了投資增加，其差額內部收益率小于8%，因此，當水位升高后從投資角度考慮，不經濟，因此綜上所述，最終在綜合考慮技術經濟各項指標后，推薦采用1098.55 m的正常蓄水位方案，對應興利庫容為332.40萬m3，正常蓄水位以下庫容450萬m3。

5 結語

通過對柳芽川水庫興利調節計算，對其正常蓄水位進行了多方案比選和優化，最終確定了一個合理的正常蓄水位方案，最終確定的方案不僅從技術方面滿足了工程設計的各項要求，而且節約了投資，增加了供水效益，使得柳芽川水庫能得到合理有效的利用，緩解了項目區的供水矛盾。