黄陵县柳芽川水库工程正常蓄水位方案比选

李发龙

（西安景天水利水电勘测设计咨询有限公司，陕西 西安 710018）

1 工程概况

柳芽川水库工程位于黄陵县双龙镇西17 km的沮河右岸柳芽川沟道内，工程坝址以上流域面积113.07 km2，多年平均净流量548.88万m3，工程主要任务为供水，兼顾防洪，主要供水对象为店头镇镇区3.26万人生活用水及黄陵矿业集团有限责任公司2×1000 MW电厂生产用水，工程由枢纽大坝、溢洪洞、放水卧管和输水管道四部分组成，设计总库容606.00万m3，其中滞洪库容156万m3，兴利库容332.4万m3，死库容117.6万m3，柳芽川水库枢纽大坝为均质土坝，设计最大坝高31.50 m，最大坝长242 m，水库正常蓄水位1098.55 m，校核洪水位1102.77 m，工程设计供水规模1.5万m3/d，日均供水1.0万m3/d，多年平均供水量300.06万m3，建设总投资2.66亿元。

2 正常蓄水位方案比选目的

考虑到正常蓄水位的变化会对供水量、保证率、投资、效益等带来影响，为保证合理、经济、安全、可靠的正常蓄水位，本次拟定蓄水位分别降低和升高1 m后形成1097.55 m、1098.55 m、1099.55 m三个正常蓄水位，分别进行反复调节计算，并进行技术比较，同时估算水库建安投资，采用差额内部投资收益率进行经济比较。但是因本工程的首要任务为供水，其供水保证率必须满足要求，在此基础上合理优化减少投资。

3 径流调节

3.1 边界条件

（1）来水量：工程坝址以上多年平均净流量548.88万m3。

（2）库容曲线：通过对柳芽川沟道内上、下坝址1∶2000实测地形图按照2 m等高距进行水位-面积勾绘。

（3）蒸发量：柳芽川水库坝址处全年蒸发316.9 mm，本次按当地水面蒸发量乘以当日蓄水区平均水面面积计算。

（4）渗漏量：根据地勘成果，柳芽川库区“地质情况良好”，库区渗漏量按水库各月蓄水量的0.8%进行计算。

（5）生态基流：采用了Q90法计算，其生态基流为46.80万m3。

（6）死水位：影响死水位确定的主要因素是库区淤积，通过死水位论证及分析，其死库容为117.6万m3，对应死水位为1087.27 m。

（7）供水量：设计供水量为311.93万m3。

3.2 计算方法

受年际变化影响，柳芽川沟道内来水量月分配并不均匀，为保证调节计算与实际相符，柳芽川水库调节计算在本阶段采用连续年逐月长系列调节的计算方法，月径流资料由黄陵站资料比拟到坝址处，径流系列从1967年～2013年，系列长47年；库容曲线采用1∶2000地形图及方案成果计算，损失水量按照渗漏和蒸发计算，用水过程按照人饮和生产用水叠加统筹考虑。

3.3 调节计算原则

（1）计算过程中生活用水和工业生产用水按照叠加处理。

（2）调节计算过程中来水采用参证站比拟到坝址处的天然径流来水，调节方法采用长系列时历法调节，径流系列从1967年到2013年，系列长47年，起调时间的起始时段为3月份。

（3）原则上月历时保证率不低于97%，年保证率不低于90%。

（4）原则上月最大破坏深度不超过30%。

（5）净来水量由坝址处天然来水量减去生态基流计算。当天然来水量小于需要的生态基流时，河道下泄水量按天然来水量计，净来水量为零。

（6）库满时发生弃水。

（7）起调水位为死水位。

4 调节计算成果及正常蓄水位选择

4.1 计算成果

分别对上述方案进行调节计算并估算投资后，其成果汇总如下表所示。

表1 不同正常蓄水位方案技术经济比较汇总表

4.2 水位方案比选

技术比较：按照调节计算成果，在水位升高或降低1 m后，主要技术指标中的水量利用系数、多年平均供水量变幅较小，基本在0.3%左右，另外其他技术指标变化也较小，基本不影响正常蓄水位的选择，但是主要技术指标中的控制指标，即设计保证率变化超过边界条件，在水位降低1 m后，设计保证率降低为96.64%，小于97%，供水将不满足设计要求，因此，从技术方面考虑，水位降低1 m方案原则上不可行，而将水位升高1 m后，其各项技术指标均能满足要求。因此最终在技术指标比选条件下，仅有1098.55 m方案和1099.55 m方案为可行方案。1097.55 m方案为不可行方案。

经济比较：分别测算三种方案的建安投资，采用差额投资内部收益率进行经济比选，经过计算，三种不同水位方案的建设投资具有一定变化，首先是1097.55 m方案和1098.55 m方案，其水位降低1 m后投资减少，但其差额投资内部收益率为8.07%，显然大于8%的基准收益率，因此，其投资增加对工程效益有利，即投资大的方案优于投资小的方案，两者之间，优选1098.55 m方案，水位降低1 m不经济；其次是1098.55 m方案和1099.55 m方案，即当水位升高1 m后，建设投资增加，其差额投资内部收益率为7.92%，小于基准收益率8%，因其小于基准收益率，显然是增加投资，因此投资较小者相对优越，即1098.55 m方案优于1099.55 m方案，水位升高1 m不经济。

4.3 比选结论

通过对上坝址三种不同水位方案的比较发现，在水位降低1 m后，其月历时保证率降低至96.64%，低于97%，不满足要求，在水位升高1 m后，各项技术指标均满足，但导致了投资增加，其差额内部收益率小于8%，因此，当水位升高后从投资角度考虑，不经济，因此综上所述，最终在综合考虑技术经济各项指标后，推荐采用1098.55 m的正常蓄水位方案，对应兴利库容为332.40万m3，正常蓄水位以下库容450万m3。

5 结语

通过对柳芽川水库兴利调节计算，对其正常蓄水位进行了多方案比选和优化，最终确定了一个合理的正常蓄水位方案，最终确定的方案不仅从技术方面满足了工程设计的各项要求，而且节约了投资，增加了供水效益，使得柳芽川水库能得到合理有效的利用，缓解了项目区的供水矛盾。