1、1三和水库设计蓄水位方案优化摘 要：针对三和水库的建设需要，以设计蓄水位为研究对象进行优化设计，根据多因素确定上限和下限，并拟定若干方案，进行水利和经济方面的计算分析，然后作技术经济综合比较，并进行环境影响的评价，优化选定 110m 的设计方案作为三和水库设计蓄水位。 关键词：设计蓄水位；水库；方案优化 中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号： 1 工程背景 三和水库拟建于费县，水资源供需矛盾成为制约本地经济作物、粮食作物快速发展的瓶颈。工程处河道水资源丰富，平均年径流量 4.54 亿m3，由于缺少拦蓄工程，河道水资源无法得到有效开发利用，地下水超采情况严重。三和水库工程的建设对有效
2、利用雨洪资源，增加下游有效灌溉面积是十分必要的。另外，作为许家崖水库灌区上游水源的许家崖水库，由于用水性质发生转变，成为费县生活用水水源地、临沂市的备用水源地，灌区供水量明显不足，三和水库工程作为补充代替水源是非常必要的。三和水库工程的主要任务是通过拦蓄及相关工程的建设，增加雨洪资源的利用，满足烟区农业灌溉，提高河道防洪标准、改善周边环境，实行多功能综合利用。 正常蓄水位是三和水库最重要的设计参数之一，是确定拦河坝高度、2水库容积的基本依据；对水工建筑物的工程量、水库调节性能的利用关系极大；对水库建设工期、投资及水库淹没损失等均有重要影响。本文以三和水库设计蓄水位为研究目标，对三种不同方案进行
3、比选，确定最优方案，有利于评估水库的建设难度，提高工程的经济效益。 2 灌溉工程规划指标 2.1 以 2009 年为基准年，2020 年为设计水平年。 2.2 灌溉设计标准，依据“山东省水资源综合规划”基本方案，灌溉水利用系数现状年为 0.50、2020 年为 0.65，灌溉用水保证率采用50。 2.3 规划灌溉面积 拟建费县三和水库工程现状年受益灌溉面积 20.5 万亩，其中常年植烟面积 3.9 万亩，现受益乡镇为费城办事处、南张庄乡、胡阳镇、探沂镇；规划年受益灌溉面积 24.0 万亩，其中基本烟田 18 万亩，常年植烟面积 6 万亩，受益乡镇包括：费城镇、南张庄乡、胡阳镇、探沂镇，具体位置
4、见受益范围分布图。 3 兴利调节计算 采用长系列变动用水时历法进行调节计算，兴利调节计算成果如下：现状年农业灌溉水利用系数 0.50，灌溉保证率 P=50%，现状年增加灌溉面积 20.5 万亩，其中常年植烟面积 3.9 万亩，三和水库工程蓄水满足现状许家崖灌区有效灌溉面积 13.3 万亩灌水后，为下游引河灌区提供7.2 万亩的灌溉水量，每年提供 4542.8 万 m3 的环境用水。 3规划年农业灌溉水利用系数 0.65，灌溉保证率 P=50，增加灌溉面积 24.0 万亩，其中基本烟田 18 万亩，常年植烟面积 6 万亩，三和水库工程蓄水满足现状许家崖灌区有效灌溉面积 13.3 万亩灌水后，为下
5、游引河灌区提供 10.7 万亩的灌溉水量，每年提供 4457.4 万 m3 的环境用水。4 设计蓄水位的方案优化 4.1 确定原则 4.1.1 按照河道顺直，河床、河势稳定，地质、地形条件良好，和上游石沟拦河闸设计蓄水位相协调原则。 4.1.2 进行多目标开发、综合利用、充分发挥工程效益。 4.1.3 回水尽量少影响两岸农田的种植及村庄。 4.1.4 尽量抬高蓄水位，增加回水长度和水面面积。 4.1.5 不降低河道的行洪能力，尽量减少河床淤积。 4.1.6 工程布置合理，且投资省，效益高，易实施等原则。 4.1.7 与临沂市城市规划和水城建设相结合，且利于防洪，技术可行。 4.2 设计方案 在
6、选择正常蓄水位时应根据各方面要求先确定其上限和下限，在此范围内再拟定若干方案，进行水利和经济方面的计算分析，然后作技术经济综合比较，并进行环境影响的评价，择优选定。拟定闸址位于南东洲东侧的浚河上，下游 110m 为东洲交通桥。闸址处河底高程约 93.00m河槽宽 180m，闸址两岸地面高程约 100.50m，上游地面高程逐渐上抬。4闸址处河床局部风化岩出露，地质条件较好。按照拦河闸设计蓄水位确定原则，当挡水位高于 101m 时，库区淹没范围较大，不在合理的蓄水范围内，结合灌溉要求，拟定拦河闸蓄水位 100.0m、100.5m、101m 三种水位方案进行比较： 4.2.1 方案设计蓄水位为 10
7、0m 拦河闸工程：拦河闸采用露顶式弧形钢闸门结构形式，闸孔净宽10.00，共 15 孔，闸门尺寸 10.006.0m（宽高） 。 防护堤工程：左岸防护堤由拦河闸向上游 1650m，防护堤顶高程100.50m，防浪墙顶高程 101.70m；右岸防护堤：长 1200m。 护险工程分为上游左右岸护险和下游左右岸护险，其中上游左岸护险 300m，右岸护险 540m，护险采用 0.15m 厚预制混凝土防护，坡脚设2.2m 深齿墙，顶部设 0.50.5m 压顶。下游左岸护险 60m，右岸护险200m，护险型式同上游。 4.2.2 方案设计蓄水位为 100.5m 拦河闸工程：拦河闸采用露顶式弧形钢闸门结构形
8、式，闸孔净宽10.00，共 15 孔，闸门尺寸 10.006.5m（宽高） 。 防护堤工程：左岸防护堤由拦河闸向上游 1650m，防护堤顶高程101.00m，防浪墙顶高程 102.20m；右岸防护堤：长 1200m。 护险工程分为上游左右岸护险和下游左右岸护险，其中上游左岸护险 300m，右岸护险 540m，护险采用 0.15m 厚预制混凝土防护，坡脚设2.2m 深齿墙，顶部设 0.50.5m 压顶。下游左岸护险 60m，右岸护险200m，护险型式同上游。 54.2.3 方案蓄水位为 101.0m 拦河闸工程：拦河闸采用露顶式弧形钢闸门结构形式，闸孔净宽10.00，共 15 孔，闸门尺寸 10
9、.007.0m（宽高） 。 防护堤工程：左岸防护堤由拦河闸向上游 1650m，防护堤顶高程101.50m，防浪墙顶高程 102.70m；右岸防护堤：长 1200m。 护险工程分为上游左右岸护险和下游左右岸护险，其中上游左岸护险 300m，右岸护险 540m，护险采用 0.15m 厚预制混凝土防护，坡脚设2.2m 深齿墙，顶部设 0.50.5m 压顶。下游左岸护险 60m，右岸护险200m，护险型式同上游。 4.3 方案比选 正常蓄水位选择应统筹考虑水力发电、防洪、灌溉、航运、供水等综合用水部门的要求，进行多方案比较。项目方案的比选主要在于经济技术和社会环境影响的比选。因此，分别对三种方案进行经
10、济型和社会环境进行评估。 4.3.1 方案设计蓄水位为 100m 方案 1 的水位较低，挡水水位对两岸农田及村庄基本上淹没较少。工程迁占较小，工程永久征地 20.5 亩，工程影响居民点搬迁户 13 户，人口 44 人，各类房屋面积 2434m2，一般乔木 73283 颗，各类果树 16737颗，工程迁占投资为 919 万元。工程需要配套的护岸、防护堤工程量小，主体工程投资较小，工程投资 12750 万元，总投资 14010 万元，实施难度较小，对环境影响较小，水土流失防治责任范围 138.45hm2。单方库容造价较低，为 10.45 元/m3，但库容较小、水面较小，景观性稍差。 64.3.2
11、方案设计蓄水位为 100.5m 方案 2 的蓄水位较高，库容较大、水面较开阔，景观性较好，但挡水水位淹没部分两岸滩地及村庄。工程迁占较大，工程永久征地 20.5 亩，工程影响居民点搬迁户 16 户，人口 50 人，各类房屋面积 2600m2，一般乔木 83642 颗，各类果树 19592 颗，工程迁占投资 1001 万元，对环境扰动范围中等，工程水土流失防治责任范围 195hm2。工程中需要配套的护岸、防护堤工程量较大，实施困难中等，工程投资 14050 万元，工程总投资 15590 万元，单方库容造价较高，单方库容造价 11.13 元/m3。 4.3.3 方案蓄水位为 101.0m 方案 3
12、 的蓄水位高，库容大、水面开阔，景观性好，充分利用雨洪资源，单方库容造价较低。但挡水水位淹没部分两岸滩地及村庄。工程迁占大，永久征地 20.5 亩，工程影响居民点搬迁户 16 户，人口 50 人，各类房屋面积 2614m2，一般乔木 91810 颗，各类果树 19675 颗，工程迁占投资 1057 万元，对环境影响较大，本工程水土流失防治责任范围199.85hm2。该方案需要配套的护岸、防护堤工程量大，主体工程投资大，工程投资 15136 万元，总投资 16901 万元，单方库容造价为 9.33 元/m3。 综合比较蓄水库容、水面面积、景观性、上游淹没影响及配套设施等经济技术指标，蓄水位 101.00m 的方案中水库库容最大，水域面积达，景观效果较好，有利于水库的多途径开发，此外，该方案单方库容造价最低，工程迁占投资增加较少，且水土流失防治责任范围增加较少，因此，工程拟采用 101.00m 蓄水位作为三和水库设计蓄水位。 7
