坪底供水工程供水规模调整设计

张 敏

坪底供水工程供水规模调整设计

张 敏

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原030024）

随着石楼县经济发展供水任务增加，坪底供水工程原设计供水规模难以满足工业和生活用水需求，因此，需对该供水工程规模进行调整。经计算，该工程年供水量650万m3，供水保证率95%，供水流量0.3m3/s；工程总库容744万m3，调蓄池容积120万m3。

供水规模；调整；供水保证率

1 工程概况

坪底供水工程地处山西省吕梁市石楼县境内，屈产河中游坪底河段，坝址距裴沟乡政府4.5km，距石楼县城22km，距屈产河入黄口25km，控制流域面积978km2，是一座以生活、工业供水为主，兼顾防洪的小（1）型水利枢纽工程。

坝址上游3km内分别有支流暖泉河、龙交河汇入屈产河。

坪底供水工程的主要建筑物由取水枢纽大坝、泵站、供水管道、调蓄水池等组成。取水枢纽坝体采用混凝土重力坝，坝轴线长134.1m，建筑物主要由底孔坝段、溢流坝段及左、右岸挡水坝段等组成。在暖泉沟与屈产河交汇处高地增设储水池。供水户为石楼县工业园区。坪底供水工程原设计水库总库容432万m3，供水量500万m3。随着石楼县经济发展的需要和供水任务的增加，原设计供水规模难以满足工业和生活用水需求，因此，有必要对该供水工程规模进行调整。

本次设计计算，该工程年供水量650万m3，供水保证率95%，供水流量0.3m3/s。供水工程总库容744万m3，兴利库容233万m3。坝顶高程839.5m，最大坝高37.5m，校核洪水位839.35m，正常蓄水位832.5m，调蓄池容积120万m3。

2 调度运行方式

1970~2010年多年平均悬移质输沙量661万t，侵蚀模数最高达1.17万t/km2。水土流失十分严重。

屈产河流域泥沙主要集中在汛期，其中7~8月份来沙量占全年86%以上。屈产河河道纵坡较大，水流挟沙能力强，汛期一发生洪水，就挟带大量泥沙，而且往往是小水带大沙。为了保证水库的有效库容，增加排沙和减少淤积，水库运行考虑汛期和非汛期，汛期为6~9月，主汛期为7，8月份，非汛期为当年的10月到来年的5月；水库非汛期按正常水位运行，主汛期7，8月份空库运行；非主汛期6，9月份降到汛限水位运行。

3 入库径流

3.1 天然径流

坪底供水工程下游设有裴沟水文站，裴沟水文站于1962年6月设立，控制流域面积1023km2。坪底供水工程位于裴沟水文站上游8km处，控制流域面积978km2，占裴沟站控制流域面积95.6%，入库天然径流采用裴沟水文站的天然年径流按面积比的方法折算。

裴沟水文站多年平均实测年径流2836万m3，多年平均天然年径流2980万m3，95%年份天然径流量1234万m3；推算出坪底供水工程多年平均天然径流量2849万m3，95%年份天然径流量1180万m3。

3.2 多年平均入库径流

入库径流为坪底供水工程天然径流扣除坝址上游0.02万hm2农田的灌溉用水后得出，经计算，多年平均入库径流量2679万m3。入库径流如表1。

表1 坪底供水工程设计入库径流成果单位：万m3

3.3 典型入库径流

典型年选择时，考虑年均径流量和含沙量因素，选择径流量较小和含沙量较大的1991，1994，2006年作为典型年，径流采用水文年，计算周期为当年的5月到次年的4月。

在3个典型年中，1994年的年径流量和年输沙量最大，1991年次之，2006年最小；当含沙量大时，供水工程不引水，扣除不引水天数，1991年为引水量最小的一年，由于供水保证率为95%，在设计系列中允许破坏1年，因此选择最不利的1991年作为设计典型年。

4 水库特征水位选择

4.1 死水位死水位根据坝前泥沙淤积高程确定，坝前淤积高程822.5m，考虑到工程布置和取水深度要求，初步确定死水位825.0m。

4.2 正常蓄水位

影响坪底供水工程取水枢纽正常蓄水位的因素主要是淹没。淹没马村桥将影响移民新村居民的生活和生产。因此，正常水位选择的上限为不淹没马村桥。根据马村桥和移民新村的位置和高程等因素，正常蓄水位上限确定为834.5m。

影响正常蓄水位选择的另一因素是供水。尽可能选择较高的正常蓄水位来增加供水工程的供水量。

根据以上影响因素，初步确定828.5，830.5，832.5，834.5m作为正常蓄水位进行方案比较，以可供水量作为主要指标进行正常蓄水位的选择。

不同正常蓄水位方案结果如表2。

表2 不同正常蓄水位径流调节结果

表2结果看，当随着正常蓄水位抬高，供水量随之增加；当正常蓄水位828.5m时，当正常蓄水位为828.5m时，坪底供水工程的供水量在原设计500万m3的基础上没有增加，因此正常蓄水位不应低于828.5m。当正常蓄水位由828.5m抬高到830.5m时，除满足原设计任务外，还可增加供水量30万m3，由830.5m抬高到832.5m时，供水量增加170万m3，由832.5m抬高到834.5m时，供水量增加130万m3，增加的供水量减少，从增加的供水量来看，选择832.5m作为水库的正常蓄水位。

4.3 汛限水位

影响汛限水位确定的因素，除了与正常水位影响因素一致以外，还应考虑排沙因素。

因屈产河泥沙较大，确定水库运行方式为主汛期7，8月空库运行，非主汛期6，9月适当抬高汛限水位，利于水量拦蓄供水。

在正常蓄水位确定的条件下，拟定832.5，830.5，828.5，826.5m 4个方案进行汛限水位的比选，其中832.5m方案为与正常蓄水位相同。汛限水位的确定同样以可供水量为主要条件，同时考虑库区淹没等因素。

表3列出了不同汛限水位下工程增加的供水量。从表中可以看出，当汛限水位由828.5m降低时，该工程增加的供水量减少，所以，从供水能力、库区淹没和大坝规模等因素考虑，将828.5m作为水库的汛限水位。

表3 不同汛限水位径流调节结果

5 调蓄水池规模确定

本次设计选择坪底供水工程原设计调蓄池容量120万m3和80万m3的蓄水池进行比较。与原设计相比，当调蓄池容量120万m3时，可增加供水量200万m3，当调蓄池容量80万m3时，可增加供水量150万m3。

本次设计推荐维持原设计调蓄池容量120万m3。

6 径流调节计算

6.1 基本资料

入库径流采用1970~2010年径流系列。原始库容曲线及考虑淤积后的库容曲线如表4。坪底供水工程附加蒸发深820.8mm。取水枢纽库区蓄水条件良好，年渗漏损失按年蓄水量的1%考虑。

表4 坪底供水工程水位～面积～库容曲线

续表4

6.2 计算方法

径流调节计算采用长系列法和典型年逐日调节法进行，根据水库的调度运行方式，水库在主汛期的7月和8月空库运行，在非主汛期的6月和9月水位降低到汛限水位运行。

长系列法采用1970~2010年31年的逐月径流资料进行逐月调节。逐日调节采用典型年的逐日径流资料进行，同时考虑含沙量大供水工程不引水的因素。

6.3 径流调节计算

6.3.1 长系列

经过径流调节计算，水库除了满足原设计500万m3的供水外，还可增加供水200万m3，总供水量700万m3，供水保证率95%。

蓄水池水量由坪底取水枢纽库区供给；当水库有多余水量时，将水抽至蓄水池内，汛期也可抽水，尽量保持蓄水池处于蓄满状态。

6.3.2 典型年

本次设计初步确定引水最大含沙量为10kg/m3。最不利的典型年采用水文分析的成果中的1991年，年引水量556万m3，选择1994年作为较不利的典型年，年引水量721万m3。

根据选取典型年进行逐日调节计算周期为当年5月到次年4月。经计算可知，当遭遇1991年典型年份时，坪底供水工程供水量520万m3，当遭遇1994年典型年份时，水库供水量650万m3。

6.3.3 供水量确定

当供水保证率为95%时，长系列逐月调节的供水量比典型年逐日调节的供水量略大，从供水的可靠性考虑，最终确定坪底供水工程的供水量650万m3，供水流量0.3m3/s。

7 结语

通过径流调节计算，确定坪底供水工程的死水位825m，正常蓄水位832.5m，汛限水位828.5m，调蓄池容积120万m3。年供水量650万m3，供水保证率95%，供水流量0.3m3/s。

［1］李英明，潘军峰山西河流［M］北京：北京科学出版社，2004.

［2］山西省水利水电勘测设计研究院.山西省石楼县坪底供水工程可行性研究补充报告，2013.

［3］武鹏林，武福玉，高李宁.工程水文理论与计算［M］.北京：地震出版社，1998.

［4］叶守泽.水文水利计算［M］.北京：中国水利水电出版社，1992.

［5］SL278—2002，水利水电工程水文计算规范［S］.

The design of water supply scale adjustment of Pingdi water supply project

ZHANG min
（Shanxi Provincial Investigation&Design And Research Institute of Water Conservancy&Hydropower，Taiyuan 030024，China）

With the increase of economic development and water supply needs of Shilou county，The original design scale of water supply of Pingdi water supply project is difficult to meet the needs of industrial and domestic water.So It is need to ad just the scale of this water supply.reckoned，The project annual water supply is 6 million 500 thousand m3，Its water supply guarantee rate is 95%，The Water supply flow is 0.3m3/s；The total capacity is 7 million 440 thousand m3，The storage tank volume is 1 million 200 thousand m3.

Scale of water supply；adjust；water supply guarantee rate

S277；TU991

B

1672-9900（2016）04-0022-03

2016-06-28

张敏（1980-），女（汉族），山西左权人，工程师，主要从事工程水文及水资源规划工作，（Tel）13754820356。