平原水库工程规划
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以平原水库为对象的水利工程规划。平原水库是河流中下游控制洪涝水、利用水资源的重要工程措施之一,也是平原地区大型灌区和城市供水的主要蓄水工程。平原水库多利用天然湖泊洼地修筑围堤和蓄水、泄水建筑物而形成;在滨海地带,利用浅水海湾修筑湾口挡水建筑物而形成。水库围堤一般不高,蓄水、泄水建筑物的水头较小,工程较简单。中国在2000多年前就利用一些没有较大河道直接汇入、洪水威胁不大的低洼地或湖泊修筑平原水库,供农田灌溉和城市供水之用。中国安徽省的安丰塘即属最早的这类工程(参见芍陂)。随着城镇与农村生产水平和防洪要求的提高,需增加湖泊洼淀的滞洪蓄水能力,固定其淹没范围及生产方式,平原水库规模逐步扩大,工程规划也日趋完善。
根据不同规划任务,平原水库可分为3类:①防洪、除涝、工农业供水等综合利用水库。如中国江苏省的洪泽湖水库。它既是滞蓄淮河洪水、削减淮河洪峰、保护下游防洪安全的枢纽,又是调蓄淮河径流和北调的长江水为工农业供水的水库,同时还是兼有航运、水产和水力发电等功能的综合利用工程。②单纯为工农业供水的水库。这类水库大多是旁引水库(或称灌注式水库),调蓄水主要从邻近河流或外流域引入,库区无较大河流汇入。中国新疆维吾尔自治区的水库多属这一类。中国天津市的北大港水库、河北省的千顷洼水库和大浪淀水库等都是中国南水北调东线工程规划中的反调节水库。由于平原水库所能造成的水位落差较小,大都不考虑水力发电。③潮汐电站或潮汐泵站调蓄海水的水库。一般利用适宜的浅水海湾或港汊修筑,水头虽小,但纳潮流量较大,因此需有较大规模的挡潮闸。这类水库一般也有围垦和水产等综合利用功能。
平原水库工程规划的主要任务是在流域规划或地区水利规划的基础上,选定工程规模与有关参数,分析投资和效益,提出实施意见,编制调度运用原则,提出管理意见,为水库的设计和管理提供依据。
平原水库工程规划的主要内容和方法与山谷水库工程规划基本相同,具体做法可参照山谷水库工程规划的有关部分。根据水库任务与工程的具体条件,某些规划项目的计算精度可稍低于山谷水库规划,计算方法也可适当简化。另外,平原水库工程规划还有其自身的一些特点和规划内容。
水库安全标准
对有防洪任务的平原水库,其防洪运用标准主要取决于所在河道的防洪标准和下游保护区的防洪要求,水库主要围堤(大坝)及建筑物需按设计防洪标准确保安全。对以供水为主不负担防洪任务的平原水库,则只需考虑蓄水时的安全。平原水库围堤一般较长,要重视险工险段的处理,并考虑风浪与冰凌的影响。一般说来,与山谷水库比较,平原水库的堤坝和其他建筑物的工程标准可稍低。
库区运用
对库区面积较大的平原水库,为减少淹没损失,有时可将规划库区分为蓄水区和蓄洪垦殖区两部分。对后一部分,可按不同等级的洪水标准逐步开放,分级使用,但要防止随意围垦,缩小库区范围及容积,导致水库效能降低。对库区内或库区周边有居民以库为生的平原水库,必须做好保证库区生产与生活条件的工程规划,如蓄洪垦殖区的农田排灌设施,蓄水区发展水产的设施,库内居民避水台等防洪安全设施。平原水库占用了需保护的湿地,其库区运用应按环境保护要求采取补救措施,如在库区的适当地点形成新的湿地。
对河道型平原水库,要考虑水库大量泄洪或输水时库区水面有较大坡降,调蓄计算时不要忽略库区实际水面线至坝前水位水平线之间的楔形库容。在水库由下游向上游逆向输水时,也有一个楔形库容。如中国山东的南四湖,其自然流向是由北向南,而南水北调东线工程规划中利用该湖由南向北输水,在调节计算中其楔形库容约占总调节库容的1/8。
蓄水、供水设施
平原水库蓄水位低于库区周边地面高程时,河道来水可以自流入库;有些平原水库为了多蓄水,蓄水位高出河道水位,需设抽水站扬水入库。同样,当库水位低于输水渠道水位时,则需扬水出库。因此,有些平原水库需设置进、出库抽水站。进库抽水站的规模及有关参数要根据来水情况、抽水入库水量及相应水位确定;出库抽水站要根据不能自流出库时的供水要求及相应水位确定。如条件允许,进、出库抽水站可结合修建。库区周边低洼地区如有抽排涝水入库要求,也可与进、出库抽水站结合安排。
水质保护
包括防治水体污染和防治水质咸化两方面。
防治水体污染
水库上游及周围地区城市工业和生活污水的大量排放,以及农用化肥施用量的增加,使大量含有毒元素和氮、磷等营养元素的污水流入水库,造成水库水体污染。某些蓄水深度较浅的平原水库,随着水中氮、磷等营养元素的增多,易产生富营养化,引起库内藻类及微生物大量增殖,影响库区渔类等水生生物的生长,使水体生态平衡失调。为控制水库水体污染,规划中要进行入库污物量的预测分析,提出控制污染源的要求,并从外部环境、内部环境两方面进行防治。外部环境防治包括城市废、污水处理,库区周边排污截流以及种草、种树、水土保持等;内部环境防治要考虑库区必要时换水,所需水量要在水库规划中一并考虑。
防治水质咸化
位于滨海地区或库区周围土壤母质含盐量较大的平原水库,水库底层长期受海水入侵或受周围地区地下咸水的影响,长时间存蓄的库水矿化度会逐渐升高。这些存水的水质一旦低于规定的引用水质标准将不得不废弃。规划要预测产生咸化的可能,并研究采取在库区周边做截渗排咸工程或定期换水等防治办法。
生态环境保护
库区周边土地沼泽化和盐碱化防治
平原水库蓄水位一般高出周围地面高程或高于周围地区的地下水水位,水库蓄水后将向周围地区渗水而抬高地下水水位。中国南方地区因地下水水位的抬高而加重渍涝,导致土地沼泽化;北方地区易造成土壤次生盐碱化。为此,需做好防治库区周边土地沼泽化和盐碱化的规划,作出截渗排水工程等安排。
湿地及珍稀野生生物保护
规划时,要注意尽量保护建库前栖息在库区内的珍稀鸟类及其他野生动物,保持它们栖息繁殖的环境;或为它们提供新的可以继续生长和繁衍的区域,如创建新的湿地或浅蓄水区。平原水库的修建还常能为某些鸟类开辟新的栖息场所。
介水性传染病的控制
由于水面扩大,蓄水时间延长,可能使蚊虫等传播疾病的媒介生物繁衍孳生,要在规划和管理中注意控制。有条件的水库可通过变动水库水位和养鱼,消灭介水传染病媒介昆虫的幼虫。
水产和水运
平原水库蓄水深度较浅,适宜于鱼虾、芦苇等各种水生生物的生长,是淡水鱼的重要养殖区。在拟定水库各项水位指标与编制水库调度运用原则时,要尽量考虑鱼虾和芦苇等水生生物生长的环境要求。有通航要求的平原水库,其死水位的选定要考虑通航水深,并作出库区内航道与上下游航道连接的工程规划。