基于水功能区的水文条件确定

1.水库的分类

水库是为调节河川径流,解决来水与需水之间矛盾,达到兴利除害目的的一种常用、有效的方法。要了解水库设计与运行中的不同特点,还需要借助从径流调节周期、服务目标以及调节对象及重点等不同角度进行分类,为水库纳污能力计算设计水文条件提供必要的基础资料。

水库分类种类较多,若按调节周期分类,水库可分为无调节、日调节、周调节、年(季)调节和多年调节等;按照水库服务目标分类,水库径流调节可分为防洪、灌溉、发电、供水及航运等;按调节的对象及重点分,可分为洪水调节和枯水调节。当然,还有补偿调节、反调节、库群调节等分类。

2.水库设计水文条件的确定

水库是人为调节河川径流的重要工程,受人工调度的影响,其设计水文条件的确定有别于河流和湖泊。首先水库的服务项目或者工程建设任务不同,其水库调度运行方式就不同。如以发电为主的水电站,其调度运行方式按电网调度,承担峰荷、腰荷或基荷;以防洪为主的水库,即洪水调节性水库,按防洪调度要求运行;以供水灌溉为主的水库,应按照其供水范围内供水对象用水要求进行调度。当然水库的服务项目或者建设任务往往不是单一的,因此,不能完全割裂开来分析设计水文条件。比如说某座以发电为主的低水头电站,同时兼顾着防洪的任务,而为了追求发电效益,电站死水位可能高于汛限水位,此时,就不能简单地选择最低月平均水位来进行确定。因此,在确定水库设计水文条件时,应充分结合水库的服务项目以及运行调度方式。

(1)以发电为主的水电站。以发电为主的水电站,在电网调度下与若干电站联合起来,满足各类用户的用电需求。确定该类电站的纳污能力计算设计水文条件可从以下几个方面考虑。

1)对于年调节电站。以发电为主的年调节水库在年内枯水期,为满足电力需求,需要利用水库的调节库容进行补水发电,此时水库水位会持续下降,甚至降至死水位。因此,在确定设计水文条件时,应首先确定水库的设计保证率,查找对应设计保证率的电站保证出力,根据保证出力对应的设计水头,确定对应的设计库水位以及上游设计来流;根据水库的水位—库容曲线确定水库蓄水量。(www.xing528.com)

2)无调节和日调节电站。对于无调节能力的电站,因无调节库容,一般来泄相当,水库水位一般维持不变。对于上游为天然河流的,纳污能力设计水文条件,参照河流的确定方法进行确定;对于上游为调节水库的,应以调节水库最小下泄流量作为设计条件。

对于日调节电站,库水位变幅一般不会很大,按目前纳污能力计算的精度来看,日调节电站可以认为其日均、月均水位维持在正常蓄水位不变。设计流量同无调节电站。

3)多年调节电站。多年调节电站,在枯水时段或枯水年组会发挥其调节作用,利用调节库容补水发电。可根据枯水时段补水发电期间的水位过程进行排频,确定设计水位及对应该水位的库水量。若无详细的水位运行记录,则可参照年调节水库的计算方法进行确定。

(2)以防洪、供水为主的水库。水库防洪库容是指防洪高水位与防洪汛限水位之间的库容,兴利库容是正常蓄水位与死水位之间的库容。一般情况下,防洪高水位高于正常蓄水位,防洪汛限水位位于死水位与正常蓄水位之间。当然也存在防洪限制水位与正常蓄水位、死水位重合,甚至汛限水位低于死水位的情况。

对于年调节水库,类似于年调节电站,一般地,水库水位在年内会完成由死水位至正常蓄水位,再在枯水期末回落至死水位的过程。对于以防洪为主的年调节的水库,其汛限水位一般不低于死水位,因此,可以死水位对应水库蓄水量作为纳污能力计算的设计水文条件。若需确定对应枯水时段的设计入库流量,可参照湖泊的方法进行计算。

对于多年调节水库,则可以其近10年枯水时段的最低水位对应的蓄水量作为设计条件。若资料足够翔实,可根据水库建成运行以来遭遇的连续枯水年组的最低水位对应蓄水量作为设计条件。