黃土梁水庫水量損失問題分析及庫損計算

□王景浩（河北省承德水文水資源勘測局）

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黃土梁水庫水量損失問題分析及庫損計算

□王景浩（河北省承德水文水資源勘測局）

摘要：水庫建成后會引起天然水流情況的變化，庫區內的蒸發、滲漏、水溫、水質等水情都會發生明顯的變化，水庫的水量損失是指水庫興建前后所造成的水量差值，修建水庫之前，整個庫區的水量損失主要由陸面蒸發和滲漏引起，而修建之后水量損失主要由水面蒸發和滲漏引起。筆者分兩部分，即蒸發損失和滲漏損失進行了水庫水量損失問題的分析及庫損計算，以期對類似工程起到借鑒作用。

關鍵詞：水量損失；分析；庫損計算

1概況

黃土梁水庫的工程任務是調蓄余缺水量，滿足灌區2.48萬hm2土地的灌溉用水及人畜用水要求。通過水庫調蓄，將緩解灌區春、冬灌缺水問題，改善灌區生態環境，大力發展生態農業。該工程改建完成后，不僅可改善水庫的運行條件，減少蒸發及滲漏損失，擺脫洪水威脅，而且年節水達到1297.13萬m3，在滿足灌區農業生產發展的同時，可向所在流域輸送節余水量，達到對下游下放生態水的目的。同時可發展水產、養殖業和旅游業，其經濟效益和生態效益均十分顯著。

2水量損失問題分析及庫損計算

2.1水庫淹沒區蒸發損失分析計算

由于水庫南側目前仍無擋水大壩，隨著水庫有效庫容的逐漸淤積減小，水庫為滿足灌區正常用水及解決灌區冬灌及春灌缺水問題所需蓄水位及相應淹沒面積逐漸增大，從而導致庫水在水庫淹沒區范圍內的大量水面蒸發損失。

目前水庫在能夠滿足灌區春、冬灌供水要求蓄水位959.01 m下的（相應庫容為4800萬m3）水庫淹沒面積為46.51 km2。除險加固后，水庫設計庫容由原來的4800萬m3縮小至4000萬m3，相應設計蓄水位959.01 m，水面淹沒面積35 km2。

蒸發損失即由陸面面積變為水面面積所增加的額外蒸發量，用△W表示。

式中：E水—水面蒸發強度，以水層深度（mm/月）計；E陸—陸面蒸發強度，以水層深度（mm/月）計；Fv—建庫增加的水面面積，km2，取水庫總面積。

則△W=1000×（906.35-385）×35=1824.55萬m3。

由于水庫未進行蒸發觀測，采用沙雅縣氣象局提供的氣象資料，多年平均水面蒸發量2001.31 mm，折算成大水體水面蒸發的折算系數為0.54，概算出的水庫現狀年P=75%保證率的來水情況下年蒸發損失水量為3407.72萬m3，工程除險加固實施后P=75%保證率的來水情況下年蒸發損失水量為2312.63萬m3。具體內容詳見《水庫灌區現狀年P=75%保證率的水庫調節計算表》和《水庫灌區除險加固后P=75%保證率的水庫調節計算表》。

表1　P=75%保證率來水條件下現狀年庫區蒸發損失計算表　單位：萬m3

據計算，水庫除險加固工程實施后，水庫淹沒面積將減小11.53 km2，水庫庫區蒸發損失為3407.74萬m3/a，從而減小水庫淹沒區的無效蒸發損失共1095.13萬m3/a。

2.2水庫的滲漏問題分析計算

現狀的水庫大壩為對壩體及壩基均未進行防滲的均質土壩，由于壩線較長（約33 km），壩體及壩基滲漏量較大。

水庫自從建成投產以后，根據多年的現場觀察，在壩后無洪水淹沒的情況之下，水庫高水位，主壩段壩后即會形成沼澤。水庫內低水位，沼澤便會慢慢消失，說明水庫存在比較嚴重的滲漏問題。水庫的滲漏主要包括庫盤滲漏、壩體滲漏及壩基滲漏三種形式，各種滲漏分析計算如下：

2.2.1庫盤滲漏

庫盤滲漏屬深層滲漏，是一個與庫區水文地質、地形條件等密切相關的空間問題。據水庫地質資料，地層無粗粒松散結構，不可能形成強滲漏通道，故庫盤滲漏以地下水水平運動為主。即以庫盤下層以砂層結構為主，取滲透系數K=7×10-3cm/s，水力坡度i=1/4500計，則據達西定律計算，滲流速度為0.02 m/a，滲流較慢，滲流量非常小。另外，庫盤的滲流受地下水位的頂托，對應的形成深層滲漏，因此水庫滲漏計算中可不考慮庫盤滲漏的影響。

2.2.2壩體滲漏

選用1998年全年實測平均蓄水位958.45 m相應的壩體滲流量來概算，計算采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質土壩滲流計算程序。根據實測橫斷面，選擇典型計算壩體橫斷面尺寸進行計算，計算結果詳見表2。

表2　水庫主壩壩體年均蓄水位相應的滲流量統計表

2.2.3壩基滲漏

壩基滲漏量計算同樣采用《水利水電工程PC-1500程序集》中的透水地基上的均質土壩滲流計算程序，選用1998年全年實測平均蓄水位958.45 m相應的壩基滲流量來計算。計算結果詳見表3。從表3可算出，水庫主壩段壩基年滲漏損失量為589.16萬m3。另經過計算，北付壩的壩體滲漏損失為10.21萬m3，壩基滲漏損失為93.04萬m3，所以現狀年水庫總滲漏損失為692.43萬m3。

從以上計算和分析可得，目前年水庫年滲漏損失水量為692.43萬m3，水庫水面蒸發損失水量3407.73萬m3，計算水庫年總水量損失為4100萬m3。

3結語

通過縮小水庫設計庫容下的淹沒面積，減小水庫淹沒區的蒸發及庫盤滲漏損失，年節水可達到1297.13萬m3。在滿足灌區農業生產發展的同時，可向相關流域輸送節余水量，達到對流域下游下放生態水的目的。同時可發展水產、養殖業和旅游業，其經濟效益和生態效益均十分顯著。同時，通過對水庫大壩（含主壩及付壩）外側進行抗沖保護工程措施，提高水庫大壩抗洪能力，使水庫工程在汛期能夠安全運行。總之，該水庫除險加固除了保證和促進灌區社會經濟發展和社會穩定以外，還將對下游流域生態環境的改善起非常重要的作用。

表3　水庫主壩年均蓄水位相應的壩基滲流量統計表

參考文獻

［1］王索成.北引紅旗泡水庫的水量損失及計算方法［J］.黑龍江水利科技，2009（1）：88.

［2］賀國慶.水庫水量損失及水庫死水位的確定［J］.黑龍江水利科技，2011（2）：103-104.

（責任編輯：薛靜）

中圖分類號：TV131

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0037-02

收稿日期：2016-04-25