基于增城市吊鐘水庫興利庫容的確定

郝成東

(佳木斯市水利勘測設計研究院，黑龍江佳木斯154002)

1 工程概況

吊鐘水庫位于廣東省增城市朱村街北部，距朱村街7 km，西福河支流朱村運河上游。壩址以上集水面積7.90 km2，占朱村運河流域面積(47.81 km2)的16.52%。

吊鐘水庫始建于1955年，1957年10月建成，原設計總庫容458萬m3，是一座以灌溉為主，同時結合防洪、養殖等綜合利用的小(1)型水庫。水庫下游農田有效灌溉面積467 hm2，保護耕地533 hm2，保護人口1.2萬人。

水庫樞紐工程由土壩、溢洪道和輸水洞3個部分組成。

土壩壩長245 m，為均質土壩，最大壩高17.0 m，壩頂平均寬度6.0 m，上游側設有漿砌石防浪墻，墻高0.3～0.4 m。土壩上游坡有一級馬道，馬道寬0.5 m，馬道以上坡比1∶2.5，采用10 cm厚現澆混凝土板護坡;馬道以下坡比1∶3.0，局部段采用拋石防護，拋石較為松散，長滿雜草。下游坡有一級馬道，馬道寬2.5 m，馬道以上坡比1∶2.3，馬道以下坡比1∶3.0，下游坡為草皮護坡。

溢洪道位于左側壩肩，原為開敞式寬頂堰，漿砌石結構，堰頂高程34.60 m(珠基，下同)，寬20 m。

輸水洞位于溢洪道右側，為鋼筋混凝土內襯鋼管結構，洞長62 m，鋼管直徑為φ0.8 m。

由于水庫年久失修，隱患較多，2007年增城市水務局組織對這座水庫進行了安全鑒定，根據鑒定結論需對水庫進行除險加固，以保證下游區人民群眾的生命財產安全。

在對水庫進行除險加固前，需對水庫原有興利庫容進行復核，以保證水庫下游區的正常興利要求，同時也為水庫的洪水調節計算和確定防洪庫容奠定基礎。

2 興利水位及興利庫容的確定

2.1 灌溉需水量計算

根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288－99)，水庫下游灌區的設計灌溉保證率取80%。吊鐘水庫灌溉區域土壤為黏壤土，作物種植比例為:水田占50%，旱田及菜田面積占50%，一年三熟。根據《廣東省一年三熟灌溉定額》(廣東省水利水電科學研究所)，吊鐘水庫灌溉區域內一年三熟水田凈灌溉定額均值為7 200 m2/hm2，旱田作物綜合凈灌溉定額均值為2 700 m3/hm2。Cvm=0.24，Cs=2Cvm，查皮爾遜Ⅲ型曲線的模比系數Kp值表，P=80%的模比系數Kp=0.794，從而計算出P=80%一年三熟設計水田凈灌溉定額為9 075 m3/hm2，旱田凈灌溉定額為3 405 m3/hm2，灌溉水利用系數按0.7考慮，P=80%一年三熟設計水田毛灌溉定額為12 960 m3/hm2，旱田毛灌溉定額為4 860 m3/hm2。

吊鐘水庫控制灌溉面積為467 hm2，其中水田占50%，旱田及菜田面積占50%，年平均灌溉需水量為330.0萬m3，保證率P=80%年灌溉需水量為415.80萬m3。根據《廣東省一年三熟灌溉定額》推薦的灌溉水量時段分配系數，P=80%年灌溉需水量年內分配具體見表1。

2.2 水庫來水量計算

根據廣東省水文總站編制的《廣東省水文圖集》，查得吊鐘水庫處有關數據如下:

平均年降雨量H=1 820 mm，年降雨量變差系數Cvx=0.25，平均年徑流深h=980 mm，年徑流變差系數Cvy=0.35。

依據年降雨量變差系數Cvx=0.25、Csx=2Cvx，查表得豐(P=20%)、平(P=50%)枯(P=80%)3個代表年的模比系數Kp值分別為1.20、0.98和0.79，設計年降雨量按公式Hp=Kp×H計算，計算結果分別為:豐水年(P=20%)H20%=2 184 mm;平水年(P=50%)H50%=1 784 mm;枯水年(P=80%)H80%=1 438 mm。

表1 P=80%灌溉需水量年內分配表

依據徑流變差系數Cvy=0.35、Csy=2Cvy，查表得豐(P=20%)、平(P=50%)、枯(P=80%)3個代表年的模比系數Kp值分別為1.28、0.96和0.70，設計年徑流深按公式hp=Kp×h計算，計算結果分別為:豐水年(P=20%)h20%=1 254 mm;平水年(P=50%)h50%=941 mm;枯水年(P=80%)h80%=687 mm。

多年平均年徑流系數a=hp/Hp=0.54。

吊鐘水庫集雨面積為7.90 km2，多年平均年徑流量和豐(P=20%)、平(P=50%)枯(P=80%)3種保證率情況下的設計年徑流量可按公式W=F×hp×1000計算。

經計算，吊鐘水庫多年平均年徑流量為774.20萬m3，豐(P=20%)、平(P=50%)枯(P=80%)3個代表年情況下設計 年 徑 流 量 分 別 為 990.66萬m3、743.39萬m3、542.73萬m3。

根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288－99)，水庫下游灌區設計灌溉保證率取80%。根據《廣東省一年三熟灌溉定額》推薦本區域降雨量月分配系數，保證率P=80%年徑流量年內時程分配具體見表2。

表2 P=80%年徑流量年內時程分配表

2.3 蒸發、滲漏等損失量計算

蒸發、滲漏等損失量由于缺少相關的數據資料，無法直接計算，本次設計參考同類項目取平均年徑流總量的15%，按每個月平均進行分配。經計算，蒸發、滲漏等年損失總量為116.13萬m3，平均每個月為9.68萬m3。

2.4 興利計算及興利庫容V興的確定

從以上計算結果可以看出，保證率P=80%情況下水庫下游用水量為415.80萬m3，小于水庫的年來水量542.73萬m3，水庫年調節基本可以保證下游用水。

興利庫容的推求，通過保證率P=80%的水庫來水過程以及用水過程的平衡計算來實現，計算過程及結果見表3。

從表3可以看出，水庫計算的興利庫容 V興=267.98 萬 m3。

表3 吊鐘水庫興利調節計算成果表

3 結論意見

經計算，水庫的興利庫容V興=267.98萬m3，小于水庫原設計的興利庫容298.04萬m3，可見水庫原設計興利庫容是有保證的，可以保證下游的灌溉安全，因此除險加固設計的興利庫容仍確定為298.04萬m3。

［1］中華人民共和國水利部.GB50288－99灌溉與排水工程設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，1999.