王洪双 ,赵金鑫,唐春侠
(1.伊春市西山水业开发有限公司,黑龙江伊春 153000;2.伊春市质量技术监督局,黑龙江 伊春153000;3.伊春市水务局,黑龙江 伊春 153000)
水库的特征水位是指反映水库工作状态的水位,是规划设计阶段确定主要水工建筑物尺寸(如坝高、溢洪道宽度、电站装机容量等)及估算工程效益的基本依据。特征水位有6 种:
死水位是水库在正常运用情况下,允许消落的最低水位。当年调节水库在设计枯水年时,水库水位降落到死水位,水库放空。在规划设计水库时,首先要确定死水位,然后才能进行兴利调节的计算,求得兴利库容和正常蓄水位,所以死水位的确定至关重要。
死水位确定主要从以下4个方面进行考虑:①满足自流灌溉引水要求;②满足水库泥沙淤积要求;③满足水电站最低水头的要求;④满足其他兴利要求。
正常蓄水位是指在正常运行情况下,为满足设计的兴利要求,在开始供水时应蓄到的高水位,因此正常蓄水位又称正常高水位、兴利水位、或设计蓄水位。如果水库为自由泄洪的无闸门溢洪道,溢洪道的堰顶高程就是正常蓄水位,见图1。如果溢洪道上设有闸门,水库的正常蓄水位一般是闸门关闭时的门顶理论高程,实际的门顶还要高一些,也就是正常蓄水位比闸门顶稍低一些。
防洪限制水位是指汛期洪水未到之前允许蓄水的上限水位,又称汛前限制水位、简称汛限水位。该水位可根据洪水特性与防洪要求,在汛期不同时段分期拟定。防洪限制水位以上的库容称为滞蓄洪水的库容,只有在发生洪水时,为了滞洪,水库水位才允许超过防洪限制水位,当洪水消退时,水库应尽快地泄洪,使水库水位回降到防洪限制水位。
防洪高水位是指当下游出现防洪要求的设计洪水经水库调节所能达到的最高水位。只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定这一水位。此水位可采用相应下游防洪标准的各种典型洪水,按拟定的防洪调度方式,自防洪限制水位开始进行水库调洪计算求得。
当发生水库本身设计标准洪水时,该洪水经水库调节后所能达到的最高水位称之为设计洪水位。
当水库遇到比设计洪水更大的校核洪水时,由于水库滞洪建筑物尺寸的限制,水库水位超过了设计洪水位,这时所达到的最高水位称为校核洪水位。它是水库在非常运用情况下,允许临时达到的最高洪水位,是确定坝顶高程及进行大坝安全校核的主要依据。此水位可采用相应大坝校核标准的各种典型洪水,按拟定的调洪方式,自防洪限制水位开始进行调洪计算求得。
死水位以下的库容称为死库容,也叫垫底库容。死库容的水量除遇到特殊的情况外(如特大干旱年),它不直接用于径流调节,即不动用这部分库容内的水量。
兴利库容是指正常蓄水位至死水位之间的水库容积,是为兴利调节使用的库容,因此又称为调节库容。兴利库容是为满足某一设计标准兴利要求时在供水期开始应蓄足的水量。
结合库容是指防洪限制水位至正常蓄水位之间的水库容积,它是防洪与兴利库容的结合(重叠)部分。
防洪库容是指防洪高水位至防洪限制水位之间的水库容积。防洪库容是为减免下游地区的洪水灾害而设置的库容。当入库洪水较大时,部分洪水可先滞蓄在库内,待洪峰过后洪水消退时,再缓缓泄放出来。但当水库下游有防洪要求时,可通过水库的泄洪建筑物进行控制,使泄量不超过下游允许的安全泄量为原则。
调洪库容是指校核洪水位至防洪限制水位之间的水库容积。调洪库容是为保障水库工程本身安全而设置的库容。
防洪库容和调洪库容都是调节洪水的库容,在汛期可以拦蓄洪水,削减洪峰、延长洪水历时,起到防洪和保障水库安全的作用,因此水库具有重要的防洪作用。
校核洪水位以下的全部水库容积称为总库容,它是一项表示水库工程规模的代表性指标,可作为划分水库等级、确定工程安全标准的重要依据。分以下两种情况,详见图1、图2。
水库无闸门控制自由泄洪时,无结合库容,则总库容V总=V死+ V兴+ V调
防洪与兴利部分结合的情况,总库容V总=V死+V兴-V结+V调,见图2。
图1 防洪与兴利不结合示意图
图2 防洪与兴利部分结合示意图