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水池总库容与特征水位及水文效应调查

【摘要】:水库总库容指校核洪水位以下的全部库容,如图14.18所示。图14.18水库特征水位与库容14.5.1.2水库水文效应一方面,水库具有拦蓄洪水、集中落差、调节河川径流及地下径流和调整上游回水区内水面比降的作用,可用于防洪、水力发电、城镇供水、灌溉、提供和改善航运条件、养殖、旅游和改善环境等许多方面,具有重要的社会、经济和生态效益。

14.5.1.1 水库类型和特征水位

水库按规模可分为大、中、小型水库,但各国划分标准不一。我国规定,水库蓄水体积在10万m3以上,小于10万m3的则称为池塘。水库规模按库容大小划分,其中库容大于10亿m3为大(1)型,库容在1亿~10亿m3为大(2)型,库容在0.1亿~1亿m3为中型,库容在100万~1000万m3为小(1)型,库容在10万~100万m3为小(2)型。

根据水库所在地区的地貌、库床及水面的形态,可将水库分为湖泊型、河流型两类;也有的分为以下4类。

(1)平原湖泊型水库,是在平原、高原台地或低洼地区修建的水库。形状与生态环境都类似于浅水湖泊,主要特征为:水面开阔,岸线较平直,库湾少,底部平坦,库岸斜缓,水深一般在10m以内,通常无温跃层。

(2)山谷河流型水库,是建造在山谷河流上的水库。其主要特征为:库岸陡峭,水面呈狭长形,水深较深但不同部位差异较大,一般水深20~30m,最大水深可达30~90m,甚至100m以上,上下游落差大,夏季常出现温跃层。如长江三峡水库、葛洲坝水库、四川长寿湖水库、浙江新安江水库等。

(3)丘陵湖泊型水库,是在丘陵地区河流上建造的水库。形态特征介于以上两种水库之间,库岸线较复杂,水面分支很多,库湾多,库床较复杂。

(4)山塘型水库,在小溪或洼地上建造的微型水库,主要用于农田灌溉。水位变动较大。

另外在潜流丰富的季节性河流河床下,修建截流墙等水工建筑物形成的潜流汇集区域,称为地下水库。

水库按用途可分为单一用途水库和综合性利用水库,也可按照水库运用方式的不同,分为蓄水水库、滞洪水库和蓄清排浑水库等,其中:蓄水水库是指不但非汛期蓄水兴利,而且对洪水也加以拦蓄利用的水库;滞洪水库则一般不蓄水,而是以削减下游洪峰为主要目的;蓄清排浑水库则在非汛期处于蓄水状态,汛期则降低水位将淤积在库内的泥沙排出库外。

按水库对径流的调节性能还可分为日调节、周调节、年调节和多年调节水库。

在正常运行条件下,为了维持最小发电水头,控制灌溉高程,满足最小通航水深及养殖等需要,允许水库消落的最低水位称为死水位;汛期为调蓄洪水预留足够的库容而限制的蓄水位称为汛期限制水位;水库长期允许维持的最高水位称为正常蓄水位;当水库遇到设计洪水和校核洪水时,短期达到的最高水位分別称为设计洪水位和校核洪水位。死水位以下的库容称为死库容;死水位与正常蓄水位之间的库容称为有效库容或兴利库容;汛期限制水位与校核洪水位之间的库容称为防洪库容。水库总库容指校核洪水位以下的全部库容,如图14.18所示。

图14.18 水库特征水位与库容

14.5.1.2 水库水文效应

一方面,水库具有拦蓄洪水、集中落差、调节河川径流及地下径流和调整上游回水区内水面比降的作用,可用于防洪、水力发电、城镇供水、灌溉、提供和改善航运条件、养殖、旅游和改善环境等许多方面,具有重要的社会、经济和生态效益。

另一方面,水库的建成改变了河流的水文特性,水库水文要素之间相互作用、相互影响,即水库水文效应,也称水库水文影响。水库水文效应有广义与狭义之分,狭义的概念是研究水库与水文要素及变化过程之间的相互影响,而广义的水库水文效应是研究水库与其周围的自然环境的相互作用、相互影响等问题。

水库水文效应首先表现在对水文地理条件的影响。水库兴建后,湖泊率与水网密度普遍增大,库区原有森林、耕地、草场、沼泽、村落、道路等被淹没和浸没,水体水文地理特性渐次由河流型向湖泊—河流型和湖泊型转变;其次表现在河流天然水文过程发生变化;另外库区及周围地区的地质地貌、气候、地下水、土壤、生物及生态系统、社会经济、文化、卫生防疫等自然、环境和经济要素都会产生不同程度的影响。一般而言,水库的水文效应包括以下几个方面:

①水流进入水库后流速减缓,水库淤积,从而引起回水抬高与库容减少。

②水库水量损失,包括水库蒸发与渗漏。

③水库水质变化,包括水温变化及富营养化等问题。

④水库对当地气候的影响。

⑤水库下游水文情势和河道冲淤变化等。

从水库影响区域来看,大体可分为3个部分:库区;下游影响区;引水区和受水区。

对于水库库区而言,水库建成后坝上游库区水位壅高,水深加大,水流流速降低,水体由河流变成了人工湖泊,水的流动状态改为波浪、湖流及异重流等,同时河流带入水库的泥沙会淤积下来,逐渐减少水库库容。

对于水库下游影响区而言,蓄水水库下泄流量较为均匀,对径流的调节表现为削减洪峰、增大枯水流量。同时,由于大坝拦截了上游流域的大部分来沙,水流含沙量较小,下游河道则发生沿程冲刷。

引水区和受水区水文条件的变化,主要取决于引水量、引水距离及引水方式,规模较大的引水,对引水沿线及受水区水文条件将产生较强烈的影响。