重庆市铜车坝水库枢纽引水隧洞规模合理性分析

来源 :水利水电快报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:goer
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:铜车坝水库工程是补齐重庆市潼南区南部复兴河流域水利建设短板的民生工程,可在满足水库下游供水灌溉要求的同时弥补主库自身来水量的不足,在工程设计中通过设置引水隧洞引水以增加主库调蓄水量。通过切割洪水过程和径流过程两种方案分析,并结合比较了隧洞布置的经济性与技术性,参考重庆市其他同类型工程的引水率确定了引水隧洞设计引水流量。结果表明:通过引水较好地解决了铜车坝水库主库自身来水量不足的问题,采用切割洪水过程的引水方案合理。
  关键词:引水隧洞;设计引水流量;切割洪水过程;切割径流过程;铜车坝水库工程;重庆市
  中图法分类号:TV67 文献标志码:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.10.010
  文章编号:1006 - 0081(2021)10 - 0052 - 05
  0 引 言
  在水庫工程设计中,受地形地质、移民淹没等多种因素限制,选定的坝址常常面临来水量不足、不能满足受水区供水灌溉要求的问题,而通过设置引水隧洞(或渠道)从邻近河流引水增加坝址来水量是解决这一问题的较好途径。与此同时,合理确定引水规模也成为水库工程设计必须要解决的问题。经调查,在重庆市的实际工程应用中多采用切割洪水过程或切割径流过程的方法,结合技术经济比较确定引水隧洞(或渠道)的设计引水流量,如酉阳板溪水库主要采用切割洪水过程确定隧洞设计引水流量,涪陵双江水库主要采用切割月径流过程确定隧洞设计引水流量,万州青龙水库主要采用切割日径流过程确定隧洞设计引水流量等。本文分析对象铜车坝水库亦属于此类典型工程,因此主要采用切割洪水过程和切割日径流过程两种方法对其引水规模进行分析。
  1 铜车坝水库工程概况
  重庆市潼南区降雨年内、年际分配极不均匀,南部片区复兴河流域由于地形地貌复杂,水利基础设施薄弱,资源性与工程性缺水并存,枯水期复兴河沿岸各乡镇生产生活用水严重不足。现有水资源保障体系与区域社会经济发展不相适应,导致水资源供需矛盾日益加剧,亟需兴建一个可靠稳定的水源工程,为潼南区推动成渝地区双城经济圈建设以及“一区两群”协调发展提供可靠的水资源保障。
  铜车坝水库作为重庆市拟建的重点水源工程之一,可为复兴河流域内的卧佛镇、小渡镇和塘坝镇提供可靠的水源安全保障。该水库位于复兴河流域上游区域,地处重庆市潼南区卧佛镇境内,是一座以场镇供水、农业灌溉为主,兼顾农村人畜饮水提档升级等综合利用的中型水利工程,总库容1 137万m3,工程建成后,可解决4.72万人口供水以及复兴河沿岸1 426.7 hm2(2.14万亩)耕地的灌溉用水问题。水库枢纽工程主要由大坝和引水工程组成[1],其中,引水工程由引水坝和引水隧洞组成。铜车坝坝址位于重庆市潼南区卧佛镇下游复兴河支流回龙溪河口村双河口处,坝址以上集雨面积为19.5 km2,多年平均径流量663万m3;引水坝坝址位于卧佛镇复兴河上游玉蕉村锣锣坝处,坝址以上集雨面积为36.73 km2,多年平均径流量1 262万m3;引水隧洞由进水塔段、无压隧洞段、箱涵段和出口明渠段组成,总长1.66 km。铜车坝水库枢纽总体布局见图1。
  2 引水原因分析
  铜车坝水库供水区主要覆盖潼南区卧佛、小渡两个场镇以及复兴河中下游沿河两岸的耕地,因此选择在流域上游新建水库工程实现自流供水是较为理想的水源方案。但复兴河流域上游主要为深丘地貌,沿复兴河干流两岸多为河谷平坝或槽坝阶地,多个村落依河而立,人口、耕地分布较为集中;同时,G246国道沿复兴河左岸由南向北穿境而过,若选择在复兴河干流建库统一解决供水区缺水问题,将导致水库规模较大,淹没范围较广,还涉及淹没G246国道,需协调的部门多、难度大、周期长,带来的投资相应较大。考虑到复兴河右岸有一较大支流回龙溪也具备建库条件,为降低移民投资及避免淹没G246国道,根据“高水高供、低水低供”的原则,考虑在回龙溪上新建中型水库解决小渡场镇及下游灌区的用水,而卧佛场镇及中游部分灌溉面积的用水则通过在复兴河干流新建一座低坝解决。
  从供水区的需水情况来看,需水主要集中在下游的小渡场镇及大部分灌区,占比高达86%,仅依靠回龙溪自身来水显然无法满足这部分供区需水。由于复兴河干流来水丰富,在满足河道生态用水及卧佛场镇、中游灌溉面积供水的情况下尚有多余水量(或弃水量),而回龙溪和复兴河距离较近,因此考虑通过新建一处引水隧洞,将多余水量引入主库进行囤蓄,以此解决主库自身来水量不足的问题。但是主库具体能“借”多少水量,一方面取决于复兴河干流弃水量的多少,另一方面也受引水隧洞过流能力的制约,需综合分析确定。如何合理确定引水隧洞的规模是铜车坝水库工程设计的重、难点问题。
  3 引水调度运行方式
  考虑到引水坝来水的丰枯差异,为了在洪水期尽可能利用引水坝库容调蓄洪水,保证大坝引水量,结合引水隧洞进口布置,采取有闸控制的引水调度运行方式,具体如下。
  (1)在枯水期,闸门一般处于关闭状态,当引水坝水位低于260.7 m时(引水坝满足下游河道生态用水和供水的兴利调节水位),引水坝对自身进行充蓄,其上游来水优先保障下游生态用水和供水灌溉要求;当引水坝水位超过260.7 m,多余水量通过闸墩边墙260.7 m处预留的旁通管引入至主库,再向复兴河下游小渡场镇和灌区供水。
  (2)在汛期,结合水库洪水预报,提前开启引水隧洞进口闸门以预留调节库容调蓄洪水,汛末关闭闸门以优先保障引水坝蓄水,满足其下游生态用水和供水灌溉要求[2]。
  4 引水隧洞规模确定
  引水坝弃水多发生在汛期,洪水所占比例较大,由于洪水发生时间短,洪峰流量大,故主库引水量并非是无限制的[3]。为合理分析主库引水量,本次计算通过切割洪水过程和切割日径流过程两种方案,对比分析后确定引水隧洞设计引水流量,在此基础上再计算主库引水量。   4.1 切割洪水过程方案
  4.1.1 月径流量与引水率关系
  由于引水坝工程坝址处缺乏实测洪水资料,为此收集了工程邻近大足气象站历年的逐时暴雨过程,通过降雨排频选择了P=5%,25%,50%,75%和95%这5个典型年的历次逐时暴雨过程,并采用瞬时单位线法推求得到引水坝5个典型年共10场洪水过程。
  根据引水坝坝址处典型年的洪水过程,拟定5个不同的隧洞引水流量(分别为3,4,5,6,7 m3/s)对其进行切割,洪水过程线引水流量以上部分即为弃水量。经切割后得到5个典型年各场洪水弃水量,用当月来水量扣除月弃水量即为可引水量,各月可引水量除以当月来水量即为该引水流量下的月引水率,具体计算公式如下:
  y = (W来-W弃) / W来×100%
  式中:y 为不同引水流量下的月引水率,%;W来为典型年洪水发生月份的径流量,万m3;W弃为典型年洪水发生月份切割后的弃水量,万m3。
  按以上方法对典型年的洪水过程进行切割,得到5个不同隧洞引水流量下的典型年各月引水率。由于各月径流量与洪水发生的频次和量级有关,一般情况下,洪水发生频次越多、峰值越大,径流也越大,故建立不同引水流量下月径流量与引水率之间的关系。经拟合,发现两者呈二次抛物线关系(图2~6),即在固定引水流量下,引水率伴随月径流量的增多而增大,之后随着月径流量不断增多,弃水也随之增加,引水率反而又减小。不同引水流量下月径流量与引水率之间的关系式如下。
  引水流量为3 m3/s:
  y = -0.000 4x2+0.259 7x +22.936
  引水流量为4 m3/s:
  y = -0.000 4x2+0.247 8x +26.512
  引水流量为5 m3/s:
  y = -0.000 3x2+0.236 5x +29.882
  引水流量为6 m3/s:
  y = -0.000 3x2+0.225 8x +33.051
  引水流量为7 m3/s:
  y = -0.000 3x2+0.215 4x +36.088
  式中:y 为典型年洪水发生月份各月引水率,%;x 为典型年洪水发生月份各月径流量,万m3。
  从图2~6可以看出,当月径流量接近时,引水率也可能差别很大,主要原因是受洪水过程影响。为进一步分析洪水过程对引水率的影响,本文选择了3组数值较为接近的月径流组合,通过分析相应月份洪水发生的频次、洪水历时及最大洪峰流量可知(表1):当月径流量接近时,洪水发生的频次越高,总历时越长,洪峰流量量级越小,此时洪水过程趋向于矮胖型,切割的洪量较小,引水率更大,反之洪水过程趋向于尖瘦型,可切割的洪量较大,引水率更小。此外,当出现月径流量较小的枯水月份时,其径流量可能由某一场洪水贡献,导致其引水率相对一般月份反而更小。
  4.1.2 引水流量与多年平均引水率关系
  由于引水坝调节库容较小,其调蓄能力对天然洪水过程线的峰型洪量影响较小,故直接将引水坝天然月径流量-引水率关系推广至引水坝整个长系列4~10月的弃水过程,即可计算得到引水隧洞在不同引水流量下的汛期逐月引水率及引水量。枯水期11月至次年3月,由于引水坝在径流调节计算时已优先考虑了下游生态用水,弃水量较少,故为了保障下游用水要求,直接按照“弃多少引多少”的原则,计算长系列枯水期逐月引水量。
  按以上方法即可计算得到不同引水流量下引水隧洞的多年平均可引用水量及引水率,计算成果见表2,并对引水流量和多年平均引水率的关系进行拟合,见图7。
  4.1.3 引水隧洞设计引水流量确定
  从表2和图7可以看出,当引水流量逐步增大时,引水率也相应增加。当引水流量小于5 m3/s时,引水隧洞可引水量增加明显,而当引水流量大于5 m3/s时,可引水量增加幅度有限。结合水工专业布置,引水隧洞采用无压隧洞方案,进口设闸门控制,当引水流量进一步增大时,引水隧洞进口底板高程随之降低,断面尺寸也随之增大,相应的工程投资和单方引水量投资也随之增加,在引水量增加不大的情况下明显不经济。引水隧洞规模的技术性和经济性比较成果详见表3。
  综上所述,按照切割洪水过程方案,引水隧洞设计引水流量取5 m3/s,相应的隧洞多年平均可引水量为632万m3,相应引水率为62.4%。
  4.2 切割径流过程方案
  本方案选取引水坝坝址P=5%,25%,50%,75%,95%这5个典型年的逐日径流过程,首先在考虑下泄河道生态流量的前提下,根据引水坝下游供水、灌溉需求进行径流调节,得到引水坝的逐日弃水过程,再采用不同的隧洞引水流量对其进行切割。经切割后得到各典型年在不同引水流量下的引水量,并求得平均引水率(5个典型年平均可引用水量/5个典型年平均來水量),计算结果见表4。
  根据表4可以看出,当引水流量达到1.5 m3/s时,引水率为83.8%;而当引水流量达到5.0 m3/s时,引水率已高达到99.1%,几乎可以将引水坝弃水量全部引入至铜车坝水库主库。
  4.3 成果合理性分析
  通过分析两种引水计算方案,在相同引水流量情况下,采用切割洪水过程方案的引水率相对较小,考虑到切割径流过程采用的日均流量是日内瞬时流量均化后的成果,在一定程度上弱化了瞬时流量的大小对隧洞过流能力的影响,出于保守角度考虑,推荐采用切割洪水过程计算的引水方案,确定引水隧洞设计引水流量为5.0 m3/s,长系列引水率为62.4%,多年平均引水量为632万m3。
  将本次计算的引水率与邻近其他引水工程进行对比,各引水工程引水率普遍在60%~80%。重庆市其他水库工程引水率统计见表5,从表中可以看出:除个别水库外,一般来说,采用先供水再引水调度方式的引水率低于直接引水的引水率,采用切割洪水过程方法计算得到的引水率低于采用切割径流过程方法计算得到的引水率,故认为本次选用5.0 m3/s 引水流量对应的引水率62.4%相对合理。   5 結 论
  本文以重庆市潼南区铜车坝水库工程为分析对象,论证了其引水隧洞规模确定的合理性。结果如下。
  (1)通过引水较好地解决了铜车坝水库主库自身来水量不足的问题,前提是根据拟定的引水调度运行方式,优先解决引水坝坝址下游“三生”用水,再通过引水隧洞将多余水量(即引水坝的弃水量)引入主库进行囤蓄。
  (2)采用切割洪水过程方案充分考虑了汛期瞬时洪水流量的大小对隧洞过流能力的影响,更加符合山地丘陵区引调水工程的一般引水规律,成果更为合理,分析过程中所采用的方法和思路可为类似水库引水工程的规模论证提供借鉴。
  参考文献:
  [1] 长江勘测规划设计研究有限责任公司. 重庆市潼南区铜车坝水库工程可行性研究报告[R]. 武汉:长江勘测规划设计研究有限责任公司,2018.
  [2] 黄会勇,张娜,万蕙,等.  引江补汉工程引江规模初步分析[J].  人民长江,2018,49(18):15-19.
  [3] 李长春. 甘肃引洮供水二期工程流量规模计算方法研究[J]. 人民黄河,2017,39(2):90-93.
  (编辑:江 文)
  Rationality analysis of water diversion tunnel scale of
  Tongcheba reservoir project in Chongqing City
  WANG Haiyuan, LUO Lin
  (Changjiang Survey, Planning, Design and Research Co., Ltd., Wuhan 430010,China)
  Abstract: Tongcheba reservoir project is a livelihood project to improve the water conservancy construction in the Fuxing River Basin in the south of Tongnan District, Chongqing City. In order to meet the requirements of water supply and irrigation in the downstream area of the reservoir and make up for the shortage of water from the main reservoir, a water diversion project was built to divert water to increase the storage water of the main reservoir. Through the analysis of flood process and runoff process separation schemes, combining with the comparison of tunnel layout from aspects of technology and economics, and referring to the diversion rate of other similar projects in Chongqing City, the design diversion flow of water diversion project was determined. The results show that the problem of insufficient water of the main reservoir of Tongcheba reservoir can be solved by water diversion project, and the flood process separation scheme of water diversion is reasonable.
  Key words: water diversion tunnel; design diversion flow; flood process separation; runoff process separation; Tongcheba reservoir project;Chongqing City
其他文献
在秦岭腹地南北气候分界线区域确定大坝建设中变态混凝土配合比,以往研究经验较少。本文通过三河口水利枢纽碾压混凝土大坝中变态混凝土的试验研究,总结了该特殊地区碾压混凝土大坝中变态混凝土配合比设计经验,可对引汉济渭工程建设中黄金峡碾压混凝土坝体的变态混凝土配合比试验研究起到参考作用,也为变态混凝土施工方案在秦岭南北气候分界线区域的推广奠定了基础。在三河口碾压混凝土大坝施工中该变态混凝土配合比试验成果已得到成功应用,其物理、化学性能及各强度等级等指标均满足设计和规范要求。
为改善超支化聚酰亚胺的力学性能和成膜性,通过在超支化结构中引入线型单元,合成了一系列三氨基嘧啶-二氨基二苯醚-六氟丙烷(TAP-ODA-BFDA)自支撑超支化聚酰亚胺薄膜材料.结果 表明,ODA线型单元的引入可明显改善超支化聚酰亚胺的力学性能和成膜性.所得聚酰亚胺在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中具有较为优异的溶解性能,且随着4,4-二氨基二苯醚(ODA)共聚单体含量的降低,溶解性能提高;所得聚酰亚胺均具有较为优异的热性
为进一步加强安全管理,集成研发智慧安全警示告知IOT系统。通过在工程管理区域增设无线传感器、语音播报装置、声光电报警装置等实现安全警示告知。一方面对进入者进行安全警示语音告知,提醒安全注意事项以及重点检查内容;另一方面当泵站重要监测数据越限时进行语音报警,并通过手机APP通知相关管理人员。该系统语音警示内容指向性明确,可根据实际管理需要进行程序设定,对其他泵站开展语音警示系统改造有一定的借鉴意义。
为优化水泵的调度,本文提出了一种基于线性规划(LP)的方法,以24h为时间单元,将连续泵流量作为决策变量,并将其转化为离散计划。将该方法应用于基准Anytown网络的案例研究,对所有水泵组合能耗进行测试。为了评估线性规划的可靠性,将其与混合离散动态维数搜索(HDXDS)算法生成的解进行了比较。结果表明,与用不同随机种子重复运行HDXDS得到的结果相比,LP初始解得到结果的成本更低。
近年来,我国大学生招生规模不断扩大,而社会人才需求逐渐趋于饱和,大学生面临着更加严峻的就业形势,为引导大学生正确就业观的形成,更需要强化思想政治教育工作的开展,创新传统思想政治教育模式。《双创时代大学生创新创业教育的融合发展研究》以新时期我国高校大学生就业形势为切入点,重点围绕“大众创业、万众创新”的相关要求,对高校教育教学改革提出相关参考,以提高大学生的创新意识与创业能力,促进大学生综合素养的全面形成,全书共分为六个章节,第一章重点讨论了高校开展创新创业教育的必要性;第二章深入介绍了“双创”理论,并就相
摘要:为研究人类活动影响下气象因子和水温的相关关系,以金沙江下游宜宾段为例,统计分析了向家坝建坝前后主要气象因子和宜宾段平均水温的数据特征,分别使用Pearson简单相关分析和偏相关分析法,研究了向家坝建坝前后宜宾段平均水温与主要气象因子的相关关系及变化,并利用双因素方差分析探索了这种变化的主要原因。研究结果显示:平均气温是影响宜宾段平均水温的主要气象因子,日照时数、平均相对湿度、最大风速非主要影
为有效促进防范和化解水利PPP项目建设期风险,本文结合水利PPP项目检查情况,从项目实施机构角度分析了项目建设期存在的主要风险,从慎重选择社会资本、建立健全监管机制、提高项目监管能力、督促监理机构做好过程控制等方面,提出了针对性的对策建议,可为项目实施机构做好风险管控提供参考。
1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷(D 3 F)和α,ω-二羟基聚甲基三氟丙基硅氧烷为氟硅密封剂主要原料,钛白粉和氧化铁红作为耐热组分,制备耐热型硫化氟硅密封剂,应用于飞机整体油箱密封。实验对密封剂的动态黏弹性、硫化特性及氟硅生胶黏度对力学性能方面的影响进行了探讨分析。结果表明,耐热组分与氟硅生胶质量比10/90,硫化剂用量为5%,生胶黏度为40 Pa·s,密封剂性能良好。热力学分析结果表明,耐热型氟硅密封剂表现出稳定的分子结构和良好的耐热性,在拉曼光谱和热重分析中
水利部党组决定,从2月22日开始,在部机关和直属单位集中开展“政治对标、思路对标、任务对标,科学编制 \'十四五\' 水利发展规划体系”(以下简称“三对标、一规划”)专项行动.四个多月来,通过对表对标、学思践悟,大家进一步提高了把握新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的政治判断力、政治领悟力、政治执行力,进一步找准了落实“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路的方向、路径、举措,进一步明确了新阶段水利工作的路线图、时间表、任务书,初步形成了一套定位准确、边界清晰、功
期刊
近年来,我国的高等教育已经从精英教育转向了大众教育,随之而来的是大学毕业生所面临的就业压力越来越大。在全国大学生就业形势日益严峻的情况下,医药院校的毕业生就业难度也在逐渐增大,就业形势也不容乐观。为了更好的帮助医药院校毕业生实现就业,解决学生在就业当中所遇到的困惑,其中一个最为有效的方式就是在就业过程当中加强思想政治教育。《化工行业大学生创新创业基础教程》一书根据国家教育部对高校创新创业教育的基本要求编写而成,对于国内高校创新创业教育的发展以及高校毕业生就业指导工作的开展具有一定的指导意义。