时间：2013-11-29 分类：水力
摘 要：可利用来水量是指可以被开发利用水源的提供能力。橡胶坝工程一般都建在河槽内，坝高通常在5米以下，蓄水库容较小，洪水来临时为保证行洪和坝体安全又要进行塌坝泄洪，大量地表径流不可作为资源利用。因此，如何准确评价橡胶坝可利用水量，是建坝与规划灌区规模能否达到最优化匹配的核心问题。本文就如何确定橡胶坝可利用来水量进行深入的分析。
关键词：橡胶坝工程;可利用水量;计算方法
1、引言
近年来，随着社会经济的发展，越来越多的河流兴建了橡胶坝蓄水工程，由于橡胶坝工程的蓄泄调节，天然河流的径流情况受到影响，在一定时间、一定区域内，人们可利用的来水量势必发生变化。目前，关于可利用水量的计算并没有统一方案，本文以河南省新蔡县小洪河橡胶坝影响下的可利用水量计算为例，试对此类情况作出初步探讨。
2、小洪河橡胶坝流域概况
小洪河发源于平顶山市伏牛山脉龙头山，流经舞钢、西平、上蔡、平舆、新蔡五个市(县)，在新蔡县班台与汝河交汇，入大洪河，是淮河的主要支流。
小洪河论证区流域面积4280km2，河道总长251Km，其中新蔡县境内河道长52.7Km。根据小洪河流域新蔡水文站1956年～2008年共53年的实测资料统计得出;来水区多年平均流量29.8 m3/s，最大年径流量28.86亿m3(1984年)，最小年径流量1.17亿m3(1999年)。
3、新蔡县橡胶坝工程概述
拟建的新蔡县橡胶坝工程位于顿岗乡祖师庙村小洪河河口桥东南300 m、潘港入小洪河口下游，距新蔡县城约3.5 Km。工程主要由单跨橡胶坝和单孔泄水闸两大建筑物组成。橡胶坝设计坝高5m，坝长90m，坝底高程26.2 m，坝顶高程31.2m，蓄水库容915万m3，死库容35 m3，兴利库容880万m3。河道左岸修建调节闸一座，闸底高程 27.0 m，闸孔宽2.0 m，高2.0 m。
今已知新蔡县橡胶坝操作制度如下：一、橡胶坝正常运行时坝顶高程保持31.2m，当洪水位达到31.7 m时执行塌坝泄洪;二、当上游来水量小于调节闸最大泄水量时，调节节制闸开启高度，保持库内水位与橡胶坝设计坝顶高程(31.2 m)持平;三、当上游来水量大于调节闸最大泄水量，坝上水位低于31.7m时任其由坝顶漫流。
4、P=75%规划年份工程来水量的确定
坝上4.5Km有一新蔡水文站，控制面积4110Km2。首先利用其径流量与流域降水资料进行来水量系列合理性分析，点绘1956～2008年新蔡站径流量与同期上游面平均降水量的过程线图，通过对比，流域降水量与来水量的峰值、谷值相对应，变化趋势一致，径流量资料系列选取合理，代表性强，确定选用该资料系列。再利用该系列实测径流量进行频率计算，通过计算，P=75%保证率年份为2001年，年来水量为44244万m3。
5、橡胶坝可利用来水量的计算
5.1流域基流量法 该方法是将测流断面实测流量去除地表流量，将流域内地下水向河道的侧渗水量用面比法缩放到工程断面作为可利用来水量，具体方法是将逐日流量进行割基流处理。通过割基流计算，橡胶坝以上P=75%频率年份可利用来水量为15341万m3(年基流量)。该方法充分考虑了地表洪水不易控制利用的条件，但忽略了地表可利用水量，计算数据偏小，该方法偏保守，不宜采用。
5.2工程控制来水量计算法 该方法是以橡胶坝工程运行制度为准则，以工程控制能力为条件，将河道径流量分为可控制流量和不可控制流量两部分，不可控制部分作为弃水，可控制部分即为可利用来水量。
新蔡橡胶坝坝长90 m，泄水技术指标有以下两项：
⑴ 橡胶坝正常运行设计坝顶高程为31.2m，当坝上水位达到31.7m(高于坝顶0.5m)时，橡胶坝泄流量可用水力学堰流公式公式进行计算。代入计算得，漫坝0.5m时的泄水量为54.69m3/s(日径流量W=472万m3);根据橡胶坝坝上水位超过31.7m就要进行塌坝放水的操作制度，可以这样认为：保持橡胶坝顶高程31.2m情况下，假如大坝上游能够按54.69 m3/s引水情况下，大坝就不会再有弃流量发生，进而有推论：只要上游来水量不超过54.69 m3/s，就可认为是可利用水量。超过该流量要执行塌坝放水，就失去了拦蓄能力，所以，超过限定值的水量是不可利用的，上游总来水量减去不可控制水量就是可利用水量。经逐日统计计算，P=75%年份的可利用水量 为32831万m3，该水量为最大可利用水量。
⑵ 当坝上水位与橡胶坝设计坝顶高程(31.2 m)持平时，泄水调节闸最大泄水能力可用水力学闸孔出流公式进行计算。经计算得，水位与大坝持平，闸门全开时，调节闸泄水量为18.81m3/s(日泄水量为W=162万m3);
可以这样认为：假如将调节闸全部打开，保持坝上水位与橡胶坝顶高程31.2m不变，大坝上游如能够按18.81 m3/s引水情况下，大坝也不会再有弃流量发生。或则说这时当将闸门全部关闭，上游来水流量18.81 m3/s就会从坝顶泄流，这个流量完全可由工程进行控制。那么就可认为：上游来水流量18.81 m3/s(日径流水量162万m3)是最小可控制流量，大于该数值即为不可控制流量。经逐日统计计算，P=75%年份的可利用水量 为13775万m3，该水量为最小可利用水量。
前面所述，最大可利用来水量是建立在最理想化的控制可利用水量，是不切合实际的，其数值偏大;而最小可利用来水量是完全被控制的可利用水量，它忽略了水库具有的调节功能，计算水量偏小。如何能客观全面进行分析计算呢?笔者认为将最大与最小可利用水量进行平均，比较可取。则经平均计算，新蔡县橡胶坝P=75%年份的工程控制水量(即可利用水量) =( + )/2=23302万m3，弃水量 为20942万m3。#p#分页标题#e#
6、可利用来水量检验
对于供水工程来说，供水趋势与可供水趋势(即来水趋势)往往是相逆的：在旱季，农业需要大量灌水时，河道却往往来水很少;而在雨季，河道来水很多却派不上用场。所以一般来说：可利用来水量要比实际用水多2—3倍才能保证旱季灌溉不缺水。
供水工程能否满足用水需求，需要用可利用水量进行调节计算。对于橡胶坝工程，由于坝矮，调蓄能力不强，一般不能跨年度调蓄，不需要进行多年调节计算，只要用规划频率年份逐日可利用来水量进行逐日用水调节即可，如果每天都不缺水，则说明供水有保证。新蔡县橡胶坝工程设计灌溉20万亩，根据种植结构、灌溉制度及灌水定额，计算出P=75%年份逐日用水总量为4353万m3。以年可利用来水W可=21409万m3进行逐日调节计算，全年365天每天都不缺水，供水有保证。从可利用水与规划用水量数值分析，可利用来水比规划用水多3.9倍，说明还有供水潜力。若想达到最大灌水面积，需调节灌溉面积进行试算解决。
7、结论
对于河道橡胶坝工程可利用水量的计算，目前还没有成熟的固定算法。本文以新蔡县橡胶坝工程为例对可利用来水量的计算方法进行了较为深入的探讨，可以作为橡胶坝工程规划设计的依据。
