寇河橡膠壩群蓄滿保證率分析

王鑫

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽(yáng)110006）

1 概況

橡膠壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壩體跨度大，施工周期短，在中小河流中應(yīng)用廣泛[1]。為攔蓄洪水，打造沿河生態(tài)景觀，2004—2015年期間，在寇河干流誠(chéng)信水庫(kù)下游先后建設(shè)8 座橡膠壩工程。為繼續(xù)改善沿河生態(tài)景觀，同時(shí)兼顧灌溉任務(wù)，擬新建橡膠壩一處——郜家店橡膠壩，文中通過(guò)分析上游梯級(jí)橡膠壩蓄水運(yùn)用方式，確定不同工況下擬建橡膠壩蓄滿保證率。

2 郜家店橡膠壩來(lái)水分析

2.1 松樹(shù)站徑流系列的一致性處理

寇河流域松樹(shù)水文站1954年7月建站，有1955—2015年完整的實(shí)測(cè)流量資料。因松樹(shù)水文站以上農(nóng)業(yè)用水較為穩(wěn)定，因此誠(chéng)信水庫(kù)蓄水前的松樹(shù)站1955—2007年實(shí)測(cè)徑流具有一致性。

誠(chéng)信水庫(kù)2008年6月開(kāi)始蓄水，水庫(kù)缺少水文觀測(cè)資料，根據(jù)誠(chéng)信水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)性能，估算誠(chéng)信水庫(kù)對(duì)松樹(shù)站斷面的徑流，消減作用是0.933，將松樹(shù)站1955—2007年實(shí)測(cè)徑流，乘上0.933 處理成有誠(chéng)信水庫(kù)情況下的徑流系列，這樣處理后1955—2015年松樹(shù)站徑流具有一致性。

2.2 郜家店橡膠壩斷面的來(lái)水特性

郜家店橡膠壩斷面以上集水面積1107 km2，松樹(shù)站集水面積1190 km2，采用松樹(shù)站一致性處理后的徑流系列，按面積比推算郜家店橡膠壩來(lái)水量系列。經(jīng)對(duì)1955—2015年系列來(lái)水量分析，橡膠壩斷面多年平均來(lái)水量為18155 萬(wàn)m3，年際間相差懸殊，最大來(lái)水量是最小來(lái)水量的47.8倍。年內(nèi)分配也極不均勻，7月及8月來(lái)水量占全年的62.8%，4—6月來(lái)水量占全年的12.6%。

3 橡膠壩蓄水分析與耗水分析

3.1 各橡膠壩蓄水量分析

依據(jù)8 座橡膠壩的壩高、回水長(zhǎng)度、河道寬度，估算各橡膠壩蓄水量，如表1。

表1 9 座橡膠壩蓄水量蒸發(fā)及滲漏年損失水量表

3.2 橡膠壩耗水量分析

郜家店橡膠壩處的耗水主要考慮河道修建橡膠壩形成水面所增加的蒸發(fā)、滲漏損失量。郜家店橡膠壩耗水量分析除考慮郜家店橡膠壩蒸發(fā)、滲漏損失外，還考慮了已建的8個(gè)橡膠壩蒸發(fā)、滲漏損失量。

多年平均年蒸發(fā)損失深度按下式計(jì)算：

式中：h蒸為年平均蒸發(fā)損失深度；K為大水體年蒸發(fā)折算系數(shù)；E水為年平均水面蒸發(fā)深度（20 cm蒸發(fā)器）；P為多年平均年降水深度；R為多年平均年徑流深。經(jīng)計(jì)算，各橡膠壩多年平均水面蒸發(fā)損失深度為242 mm。

根據(jù)本地區(qū)代表站南城子站的多年平均蒸發(fā)深度的年內(nèi)分配比，求出各月蒸發(fā)損失深度。年滲漏損失深度按中等地址條件考慮，h滲=800 mm，并平均分配到各月。根據(jù)各橡膠壩水面面積計(jì)算各月蒸發(fā)、滲漏損失水量，9個(gè)橡膠壩匯總損失水量成果見(jiàn)表1 及表2。

表2 9 座橡膠壩蒸發(fā)滲漏損失水量年內(nèi)分配表 萬(wàn)m3

4 郜家店橡膠壩蓄滿保證率分析

將郜家店壩址以上的9個(gè)橡膠壩共同當(dāng)成一個(gè)水庫(kù)，郜家店橡膠壩來(lái)水量、9 座橡膠壩蒸發(fā)滲漏損失水量、9 座橡膠壩蓄水量情況，見(jiàn)表3。

表3 來(lái)水量、損失水量及蓄水量年值表

從年均值上看，9 座橡膠壩蓄水量、蒸發(fā)滲漏損失水量，占郜家店橡膠壩來(lái)水量的1.45%，所占比例不大，但來(lái)水量年際及年內(nèi)分布不均，對(duì)1955—2015年長(zhǎng)系列逐年分月進(jìn)行蓄滿分析計(jì)算。橡膠壩冬季和汛期不蓄水，蓄水時(shí)間確定為3月、4月、5月、6月、9月、10月、11月。

4.1 當(dāng)月蓄水當(dāng)月蓄滿保證率分析

分析了從3月、4月、5月、6月、9月、10月、11月，分別開(kāi)始蓄水情況下，當(dāng)月蓄滿的保證率。當(dāng)月蓄滿計(jì)算公式為：月來(lái)水量-蓄水量-月蒸發(fā)滲漏損失水量，正值表示棄水量，即當(dāng)月底9 座橡膠壩全部蓄滿；負(fù)值表示9 座橡膠壩的缺水量，即當(dāng)月底9 座橡膠壩不能全蓄滿[2]。

當(dāng)9 座橡膠壩同時(shí)蓄水情況下，郜家店壩3月、4月當(dāng)月蓄水當(dāng)月蓄滿的保證率為85.2%、86.9%；5月、6月的來(lái)水量較小，若要當(dāng)月蓄滿保證程度較低；汛期過(guò)后，9月及10月9 座橡膠壩100%全部蓄滿。

4.2 跨月蓄水蓄滿保證率分析

橡膠壩跨月蓄水分析，分析了從每年3月初開(kāi)始蓄水，到4月底、5月底、6月底的橡膠壩蓄滿的保證率。若要計(jì)算5月跨月蓄水，其跨月蓄滿計(jì)算公式為：3—5月來(lái)水量-蓄水量-3—5月蒸發(fā)滲漏損失水量。得出：從3月開(kāi)始蓄水，橡膠壩蓄滿的保證率都在95%以上，跨月蓄水蓄滿的保證率非常高。

橡膠壩跨月蓄水分析，也分析了從每年4月初開(kāi)始升壩蓄水，到5月底、6月底的橡膠壩蓄滿的保證率。從4月初開(kāi)始蓄水，1961年系列中有5個(gè)年份的5月不能蓄滿，5個(gè)年份的6月不能蓄滿，5月、6月底蓄滿的保證率均為91.8%，跨月蓄水蓄滿的保證率較高。

5 結(jié)論

目前橡膠壩的蓄滿程度分析沒(méi)有成熟規(guī)范的分析方法，一般都是從水量上簡(jiǎn)單分析，文中以寇河郜家店橡膠壩為例，分析了壩址來(lái)水、橡膠壩群耗水量，提出了橡膠壩群最下游橡膠壩蓄滿保證率的分析方法，可為橡膠壩群的蓄滿保證率分析提供一定的參考。