北湾水库汛限水位及兴利水位确定分析

□王 东 □温宗然（南阳市水利建筑勘测设计院）

1.概述

北湾水库位于湍河上游，坝址在内乡县七里坪乡三道河行政村北湾自然村西1900 m处，水库控制流域面积361.7 km2，主河道长度50.1km，河道平均比降为1.3%，总库容4031万m3，是一座以防洪、灌溉、供水为主，兼顾发电、旅游开发及水产养殖等综合利用的中型水利枢纽工程。

北湾水库工程主要有大坝、泄洪排沙洞、供水设施工程、水电站等组成。大坝设计为碾压混凝土重力坝，坝长257 m，非溢流坝段长173 m，坝顶高程为375.50 m。溢流坝段长84 m，坝顶高程为363.39 m；溢流坝顶设闸门，工作闸门为7孔，每孔净宽10 m，高8.38 m，为弧形钢闸门，液压启闭机控制。

2.汛限水位的确定

由于北湾水库坝址下游就是七里坪乡和内乡县城，在内乡县志中，关于湍河的最早记述是公元1592年，400余年来具有文字记载的大水共14次。1973年7月27日零点到28日凌晨，北部山区突降特大暴雨，4 h降雨量达338 mm。暴雨引起的洪涝使8个公社77个大队遭受不同程度的损失，农作物受灾面积达0.29万hm2。湍河流量每秒4350 m3，冲毁较大灌溉渠道13条，闸门13座，转山渠道2394条，河堤决口217处，长达1.62万m，倒塌房屋6119间。为了提高下游河道的防洪标准及尽可能多的拦蓄水资源，增加灌溉及供水能力，提高水资源利用率，必须设置防洪限制水位。

七里坪镇规划为宝天曼景区旅游集散中心，规划旅客人数为10万人。七里坪段河道现状防洪标准不足10年一遇，根据七里坪下游河道的实测纵横断面图，计算得河道平均比降0.0078，取糙率0.035，计算的七里坪段现状最大过流量为2500 m3/s，并以此做为控泄流量。

根据坝址上游实测河道纵横断面图，分别拟定不同的防洪限制水位，由坝址、坝型及具体的方案布置，在采用非溢流坝方案，溢流宽度相同的情况下，比较不同汛限水位时建坝前后20年一遇洪水线时上游的淹没损失情况，见表1。

表1 上游20年一遇水位与淹没损失指标表

根据表1绘出不同的汛限水位与淹没损失关系图，见图1。

图1 不同的汛限水位与淹没损失关系图

由图1可以看出，当汛限水位在363.39 m以下时，淹没损失随着拟定汛限水位的增加变化不大；当汛限水位由363.39 m变化至364.39 m时，淹没损失增加323万元。因此，北湾水库规划防洪限制水位取363.39 m，根据库容曲线查得相应库容为2325 万m3。

3.汛期水库调度原则

湍河流域洪水由暴雨形成，洪水峰、量变化受暴雨和地形等因素的影响，洪水的季节性变化与暴雨基本一致，洪水多发生在6-9月，年最大洪峰一般出现在7月初至8月中旬，8月下旬至9月间虽然也有出现，但量级一般不大。因此，项目建议书阶段，汛限水位控制时段选择为6-9月。

3.1 汛期6月初至9月底，通过泄洪闸控制将库水位降至与泄洪闸底部高程齐平，多余洪水从泄洪闸排出。当发生小于20年一遇洪水时，用泄洪闸控制流量2500 m3/s，超过20年一遇洪水时，泄洪闸全开泄洪。到汛末9月底闸门下闸蓄水至正常蓄水位。

3.2 水库死水位333.58 m，低于333.58 m停止供水。

3.3 当枯水期坝下河段基流＜0.36 m3/s时，由供水管向下游河道补充下泄生态用水，保证坝下游河段流量≥0.36 m3/s。

通过上述分析，根据北湾水库径流、洪水特性及供水要求制定的水库调度运行方案是合理的。其调度运行方案在满足湍河两岸及内乡县城及乡镇供水问题的同时，对上游产生的淹没影响较小。

通过调洪计算，水库建成后，拦洪削峰，使20年一遇洪水由天然洪峰3475 m3/s削减至2500 m3/s，削峰975 m3/s达28%，对坝址至鱼道河支流汇合口之间16.5 km河段的防洪保护作用尤其明显，使七里坪镇段河段的防洪能力由原来的不足10年一遇提高到将近20年一遇；确保沿河两岸的房屋、耕地、塘堰坝、桥涵、河堤、渠道、公路等基础设施的防洪安全，同时，对下游的赤眉、赵店、内乡县城的防洪标准有了一定的提高。

4.兴利库容的确定

4.1 兴利调节计算原理

兴利调节计算的目的在于提高枯水期的供水量，以满足各用水部门的需求。因此，必须按兴利要求调节径流。根据水量平衡原理进行，即将水库整个调节周期内蓄水量的变化过程划分为若干个较小的计算时段，按时段进行水量平衡计算，本次以逐月为划分时段，时段来净水量为天然来水量扣除水库损失水量（即水库的蒸发、渗漏水量），时段出水量包括各兴利部门的用水量。根据兴利计算原理，逐时段进行计算来水量与用水量的差值，正者为多余水量，负者为亏水量，兴利库容的大小取决于供水期最大累积亏水量。

4.2 可供水量

根据水库建设的任务，其兴利目标及用水次序如下：一是生态用水,向下游河道补充生态用水，确保下游河道生态流量≥0.36 m3/s；二是城镇生活用水，在满足生态用水之后向下游均匀提供生活用水1095万m3；三是灌溉用水，在满足生态及生活用水之后可向下游提供灌溉用水，灌溉面积0.67万hm2，多年平均供水2247万m3;四是发电用水，结合灌溉及弃水发电;五是蒸发、渗漏损失，年均219万m3。

按照长系列多年调节的方法逐年逐月进行兴利调节计算，并根据调节计算结果统计北湾水库实际供水情况，结果见表2。

表2 北湾水库实际供水情况统计表

由表2可知，水库多年平均实际灌溉供水量2127万m3，有12年用水遭到破坏，保证率75%，保证程度94.7%；城镇生活用水1065万m3，有8年用水遭到破坏，保证率83%，保证程度91.4%；河道生态环境用水1127万m3，有4年用水遭到破坏，保证率90%，保证程度达到99.2%。蒸发渗漏219万m3，发电结合弃水2609万m3，水库多年平均实际供水量合计（包括河道生态环境供水，蒸发渗漏）为7147万m3，水库多年平均弃水3723万m3（扣除发电之后），坝址处多年平均来水量10870万m3，水量利用系数达0.66，利用程度较高。

综上所述选定兴利库容2257万m3，根据库容曲线查算，兴利水位365.39 m，可以满足供水目标。

5.结论

新建水库的汛限水位、兴利水位及相应库容，是新建水库的重要参数，在确定中不仅要经过详细的理论计算和比较，还要综合考虑淹没损失、下游河道防洪对象和防洪标准兴利目标和用水次序等因素，才能合理地进行水库特征水位的选取，方可达到科学、经济的结果。

[1]李炜.水利计算手册[M].第二版.北京：中国水利水电出版社，2006，370-388.