亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计课件.ppt

亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2022/11/6,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计2022/10/10亭口,目录,1,2,3,4,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,枢纽工程布置 亭口水库主要建筑物设计 结语 工程概况 1,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计1 工程概况亭口水利,1 工程概况,亭口水库工程地处陕西省咸阳市长武县境内泾河一级支流黑河上，坝址位于黑河干流下游距河口2.0km，距长武县城18km、距咸阳市160km、西安市180km，水库下游1.0km处有西（安）兰（州）公路通过。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 亭口水库工程地处陕西省咸阳市长,1 工程概况,工程建设的主要任务是工业和城镇生活供水，兼有减淤、发电等综合效益，供水对象为彬长矿区重点工业项目以及彬县、长武两县县城生活用水。工程设计水平年为2020年，供水保证率不低于90%。水库建成后年可向工业及城镇生活供水量为7179万m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 工程建设的主要任务是工业和城镇,1 工程概况,1、枢纽工程组成 亭口水利枢纽由（1）亭口水库工程；（2）亭口水库反调节蓄水工程；（3）彬长矿区输配水工程共三部分组成。 彬长矿区输配水工程由亭口至长武县城、亭口至马屋电厂、亭口至新民塬工业区和彬县县城三部分组成，其取水水源点均为亭口水库枢纽下游汇流池。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 1、枢纽工程组成亭口水利枢纽工程的组成 1.3,1 工程概况,2、亭口水库工程规模 亭口水库为等大（2）型水利工程，由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞、坝后电站等建筑物组成。水库正常蓄水位893.0m，最大坝高49m，总库容2.47亿m3，电站装机1890KW，年发电量618万kWh。 主要建筑物大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞等按2级设计，电站厂房建筑物为3级，临时建筑物按4级设计。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 2、亭口水库工程规模亭口水利枢纽工程的组成 1,1 工程概况,防洪标准按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核；泄洪建筑物出口消能防冲的洪水标准为50年一遇；坝后电站厂房设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇。施工导流为10年一遇洪水标准。 亭口水库工程静态总投资193711.97万元，总投资216238.44万元。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 防洪标准按100年一遇洪水设计,1 工程概况,3、反调节蓄水工程规模 反调节蓄水工程中塬沟水库为等小（1）型工程，大坝等主要建筑物按4级设计，防洪标准按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,1 工程概况 3、反调节蓄水工程规模亭口水利枢纽工程的组成,2 枢纽工程布置,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计亭,2 枢纽工程布置,2.1.1 工程开发任务 亭口水库的主要任务是工业和城镇生活供水，因此，如何最大限度的提供水量充沛、水质优良的水源是工程设计的核心任务。此条件涉及到工程选址及水库运行方案的制定问题。 由于亭口水库亭口水库的主要任务是工业和城镇生活供水，因此，供水过程必须连续，不能间断，供水保证率必须满足的要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 工程规模确定需要考虑的问题及特点等 2,2 枢纽工程布置,2.1.2 水文1、径流和泥沙特性 径流和泥沙特性见表2.1.2。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,表2.1.2 亭口水库径流和泥沙特性表,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.1.2 亭口水库径流和,2 枢纽工程布置,2、径流和泥沙特点（1）水沙年际变化较大 经统计，亭口水库丰水年最大入库水量为6.4184亿m3（1966年），枯水年最小入库水量为0.6188亿m3（2002年），分别为多年平均入库水量的2.76倍和0.266倍；年最大入库沙量为5355.4万t（1966年），年最小入库沙量为181.4万t（2002年），分别为多年平均入库沙量的3.89倍和0.132倍；年平均最大含沙量为147.94kg/m3（1978年），年平均最小含沙量为13.11kg/m3（2005年），分别为多年平均值的2.58倍和0.23倍。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,（2）水沙年内变化较大 经资料统计，多年平均情况下，亭口水库来水量主要集中在7-10月份，占多年平均入库水量的63.1%；而沙量主要集中在汛期79月，占多年平均入库沙量的84.4%，汛期7、8月来沙量占多年平均入库沙量的68.9%。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,从表2-4可见，汛期（7月9月）平均入库水量为11236万m3，占年平均入库水量的48.3%；汛期（7月9月）平均入库沙量为1162.9万t，占年平均入库沙量为84.4%。其中最大1日入库沙量为2310.61万t（1966年7月27日）。可见，亭口水库的入库水沙相对集中在汛期79月，尤其是沙量，绝大部分集中在汛期7、8月。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.3 地形及地质条件1、地形 在选择坝址时，宜根据地形条件优先选用河谷较窄及有垭口处，且坝址的上游地形开阔、建库后库容较大，目的是有利于减少筑坝工程量，对于土石坝而言有利于布置泄洪设施。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2、地质 需要选择地质优良的坝址，避免在断裂、断层等构造带部位修建建筑物，以减少基础处理工程量，同时，有利于确保枢纽建筑物的安全稳定。 另外，在优良的地址条件建坝，有利于减少水库渗漏损失，以增加供水量。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.4 水库淹没范围1、水库淹没需要考虑的问题 （1）水库淹没、水库影响区、枢纽工程建设期的移民安置搬迁，专业项目（主要是库周交通、输电线路、水利设施、教育设施等）处理； （2）文物古迹保护； （3）矿产资源压覆；,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,（4）其他：如有些工程涉及到环保问题，以及稀有动物、植物保护及搬迁问题； 所有淹没处理问题必须得到上级主管部门的批准。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2、水库淹没的特点 黑河的上游为甘肃省，因此，在确定水库的水位时其回水末端的高程不能淹没甘肃省，否则，跨不同的行政区之间的水库淹没赔偿等问题将很复杂，进而影响工程的立项审批。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.5 库区塌岸 为了确定准确的兴利库容，在调节计算中必须减去塌岸所占的库容，需要计算塌岸量。 亭口水库区塌岸段多为中、下更新统黄土岸坡，局部低阶地为上更新统黄土，黄土塌岸是较普遍的一种变形破坏。河川口至碾子坡段为水库塌岸的主要地段，塌岸严重地段分布在谢家河左岸1.5km范围内的二、三级阶地。根据综合预测，黑河水库库区塌岸总量约为638.2万m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.6 生态基流 目前，国家越来越重视生态问题，因此在水库设计时生态防水要求，故在调节计算中需要向下游河道水量以满足河道内环境和生态需要要求。下泄水量应从调节计算中扣减才能确定供水量，这是一个非常重要的问题。 初设阶段径流系列延长到2008年后，对水库要求下放的生态基流采用2种方法进行了复核计算：（1）多年平均径流量（23255万m3）的10%计算结果为0.74 m3/s；（2）Q95法即95%频率下最小月平均径流量计算结果为0.2 m3/s。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.7 水库蒸发量 亭口水库蒸发损失采用张河站蒸发资料分析计算得出，各月蒸发增损量见表2.1.7。,表2.1.7 亭口水库多年平均蒸发增损表 单位：mm,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.1.8 运行方式 根据黑河的径流和泥沙特点，经径流调节计算，亭口水库采取了的运行方式为： （1）水库蓄水位一次抬高。蓄水运用期水库蓄水位893米。 （2）每年汛期78月期间相机低水位或敞泄排沙，非汛期相机异重流排沙的水沙调节方案。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,（3）在黑河右岸支流中塬沟修建反调节蓄水水库，当亭口水库出现弃水并能满足抽水允许含沙量时，从亭口水库坝后抽水冲蓄中塬沟水库至满库，当亭口水库排沙期不供水或枯水期流量不满足供水要求时，由中塬沟水库补充供水。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等,2 枢纽工程布置,2.2.1 水库运用原则1、水库运用的限制条件（1）入库水沙条件的限制 如前所述，亭口水库入库水沙过程水少沙多的矛盾比较突出，给水库发挥兴利效益、保持长期有效库容带来了较大的困难。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22.2.1 水库运,2 枢纽工程布置,（2）水库地形地质条件限制 坝址位于姚家湾村以下，黑河大桥上游约1km处，坝址处地形地质条件对工程规模有限，主要涉及到防渗处理等建坝条件。（3）库尾淤积高程的限制 水库的修建应不影响上游甘肃省，防止水库淤积上延造成对上游甘肃省的淹没损失，黑河水库回水末端不应超过距坝里程36.8km处断面，达溪河回水末端不应超过距坝里程28.5km处断面。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（2）水库地形地质,2 枢纽工程布置,（4）水库供水目标的限制条件 黑河亭口水库主要任务是工业和城镇生活供水，设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按以供定需的原则确定；此外，需亭口水库每年提供下游河道最小生态基流水量632万m3（最小日平均流量按0.2 m3/s计）。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（4）水库供水目标,2 枢纽工程布置,（5）保持长期有效库容的限制条件 尽量延长水库使用寿命，水库能够保持一定的可长期利用的终极有效库容。（6）库水位日下降幅度的限制条件 初拟亭口水库大坝采用土石坝方案，依据相关规范，为大坝库水位溅落时安全稳定，水库实施相机敞泄排沙时，水库水位日下降幅度最大不超过8m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（5）保持长期有效,2 枢纽工程布置,2、水库运用的具体原则（1）合理设置排沙期，对入库水沙进行多年调节 亭口水库入库水沙在年际间与年内的分布极不均匀，因此，为了解决供水兴利与水库排沙的矛盾，必须合理设置排沙期，通过调水调沙来实现对入库水沙的多年调节。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22、水库运用的具体,2 枢纽工程布置,（2）设置反调节库，解决相机敞泄排沙期间供水问题 排沙期（汛期78月）利用高含沙大洪水入库时机敞泄排沙时，水库无法正常供水。初拟设置反调节库，将汛前以及汛期相机敞泄排沙前的弃水通过抽水站引至反调节库，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。除此之外，还可利用反调节库的蓄水补充其它时间缺水。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（2）设置反调节库,2 枢纽工程布置,（3）合理设置排沙流量和沙限，协调供水与排沙的矛盾 排沙期（汛期78月）相机敞泄排沙的排沙流量和沙限的大小，一方面影响水库供水量的大小，另一方面又影响水库终极库容的保持。若排沙流量和沙限过大，则排沙水量少，尽管水库供水量较大，但是水库终极库容难以保持；若排沙流量和沙限过小，则排沙水量较大，尽管易于保持水库的终极库容，但是水库的供水量较小。为了协调供水与排沙的矛盾，必须合理确定排沙期（汛期78月）相机敞泄排沙时的排沙流量和含沙量界限。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（3）合理设置排沙,2 枢纽工程布置,（4）在满足上述条件的前提下，尽量提高供水的保证率。 当水库的供水与下游生态需水发生矛盾时，优先满足下游生态需水的要求。当水库的供水与排沙发生矛盾时，首先满足水库的排沙要求，此时水库的供水任务由其他备用水源工程（反调节库）承担。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（4）在满足上述条,2 枢纽工程布置,2.2.2 水库冲淤计算及水沙调节计算的原则和方法1、水库冲淤计算及水库水沙调节计算的条件和原则（1）入库水沙过程 水库冲淤计算采用的入库水沙资料为19542008年，共计55年。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22.2.2 水库冲,2 枢纽工程布置,（2）水库冲淤计算时间步长划分为：汛期（79月）每日为一个计算时段，非汛期（10月翌年6月）每旬为一个计算时段。水库水沙调节计算时段的划分与水库冲淤计算时间步长划分情况相同，调节周期按水文年周期，汛期为79月，非汛期为10次年6月。汛期按逐日调节；非汛期按逐旬调节。（3）黑河亭口水库设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按以供定需的原则确定。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（2）水库冲淤计算,2 枢纽工程布置,（4）原始库容曲线采用陕西省水利电力勘测设计院测量队实测的1：5000地形图量算。（5）水库水量损失包括蒸发损失和渗漏损失两部分。亭口水库蒸发损失采用张河站蒸发资料分析计算得出，各月蒸发增损量见表3-3；月渗漏损失水量按月平均库容的1%计算。（6）河道最小基流水量632万m3，河道最小基流流量按0.2 m3/s计。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（4）原始库容曲线,2 枢纽工程布置,（7）水库冲淤计算的起始时间为7月1日，起调水位为相应于水库蓄水量4000万m3时的库水位。输水洞进口高程864.0m，输水洞引水最低水位866.7m。泄洪排沙洞进口高程856m，进口断面尺寸77m。溢洪道规模为堰顶高程881m，堰顶宽度312m。（8）水库调节计算过程中，来水优先满足河道最小基流需要，其次满足用水要求。（9）水库冲淤计算中将库区划分为50个河段，共计51个控制断面，断面间距平均874m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2（7）水库冲淤计算,2 枢纽工程布置,2、水库冲淤计算方法 计算采用的泥沙数学模型属于一维恒定不平衡输沙数学模型，目前具有多种功能的准二维动床非均匀不饱和输沙模型。 有关模型中 水流方程的离散及求解、 泥沙方程的离散及求解、相关问题的处理、 模型验证情况等不再介绍，具体可想王新宏教授咨询。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22、水库冲淤计算方,2 枢纽工程布置,3、水库水沙调节计算方法调节计算原则如下： （1）当亭口水库汛期的7、8月由于排沙不供水或其他时段可供水量不能满足供水要求时，采取由反调节库补充运用的原则，由反调节池泄放满足供水要求的水量。 （2）当亭口水库各时段调节的最大可供水量大于供水需水流量时，亭口水库按照需求过程供水，多余部分按照反调节库配套抽水站的抽水能力充蓄反调节库；反之，亭口水库按照该时段最大可供水量供水，不足部分由反调节库补给。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.23、水库水沙调节计,2 枢纽工程布置,（3）当反调节库未蓄满时，尽可能利用输水管道将丰水期的水输入反调节库，以弥补枯水段的供水不足问题。 （4）当遭遇个别特枯年份由于汛后来水较少时，即使在满足排沙条件时，也不排沙，只进行径流调节以满足供水要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （3）当反,2 枢纽工程布置,2.2.3 水库运用方式的优选比较1、方案1：逐步抬高蓄水位蓄水相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下： （1）水库蓄水位逐步抬高。第1-10年水库蓄水位875m；第11-20年水库蓄水位880m；第21-30年水库蓄水位885m；第31-40年水库蓄水位890m；第40年以后水库蓄水位893m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22.2.3 水库运,2 枢纽工程布置,（2）每年汛期78月为排沙期。在此期间，当入库流量大于30 m3/s且含沙量大于50 kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。 （4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,2、方案2：逐步抬高蓄水位汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下： （1）水库蓄水位逐步抬高。第1-10年水库蓄水位875m；第11-20年水库蓄水位880m；第21-30年水库蓄水位885m；第31-40年水库蓄水位890m；第40年以后水库蓄水位893m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22、方案2：逐步抬,2 枢纽工程布置,（2）每年汛期78月为排沙期。7月1日8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日8月31日，排沙水位与各阶段水库蓄水位相同。在排沙期（汛期78月），当入库流量大于30 m3/s且含沙量大于50 kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。 （4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,3、方案3：水位一次抬高汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下： （1）水库蓄水位一次抬高。蓄水运用期水库蓄水位893m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.23、方案3：水位一,2 枢纽工程布置,（2）每年汛期78月为排沙期。7月1日8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日8月31日，排沙水位893m。在排沙期（汛期78月），当入库流量大于30 m3/s且含沙量大于50 kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用，水库蓄水位893m。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。 （4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,4、方案4：水位逐步抬高汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下： （1）水库蓄水位逐步抬高。第1-40年，蓄水运用期水库蓄水位由880m逐步抬高至最高蓄水位893m，蓄水运用期水位控制条件为：水库死水位以上蓄水量最大不超过4000万m3；最低蓄水位为880m；最高蓄水位为893m。第41-50年，蓄水运用期水库蓄水位893m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.24、方案4：水位逐,2 枢纽工程布置,（2）每年汛期78月为排沙期。7月1日8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日8月31日，排沙水位与各年最高蓄水位相同。在排沙期（汛期78月），当入库流量大于30 m3/s且含沙量大于50 kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用，水库蓄水位与各年最高蓄水位相同。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。 （4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,5、亭口水库的合理运用方式 由上述4种方案水库冲淤计算和径流调节计算结果分析： 方案1水库淤积量大，剩余库容偏小，无法满足供水目标； 方案2水库运用50年后剩余库容较大，但是1-40年分期抬高水位运用时，由于蓄水位低库容偏小，无法满足供水目标；,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.25、亭口水库的合理,2 枢纽工程布置,方案3和方案4水库运用50年后剩余库容分别为3093万m3和3755万m3，满足供水保证率和破坏深度要求的可供水量分别为7183万m3和7212万m3。 方案3和方案4相比较，两种方案可供水量基本相同，方案4水库运用50年后剩余库容相对较大，但是方案3水库运用管理相对容易，因此，亭口水库采用方案3运用。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 方,2 枢纽工程布置,2.2.4 反调节水库工程规模及运用方式优选比较1、反调节水库工程建设的必要性 （1）满足均匀的工业生活供水需求，并满足其设计保证率90的要求。否则，由于排沙期不能供水，不能满足工业生活均匀供水的要求。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22.2.4 反调节,2 枢纽工程布置,（2）由于排沙期亭口水库下泄过程与国民经济各部门的用水过程不协调，若缺乏有效的反调节工程措施，将造成缺水与弃水并存的局面。通过反调节库调蓄径流，使供水条件得到改善，可有效缓解排沙与供水争水矛盾。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （2）由于,2 枢纽工程布置,2、反调节水库工程的规模比较与选定 配套反调节工程规模受排沙期长短以及亭口径流丰枯程度影响。在正常蓄水位与排沙水位均选定893m的前提下，亭口水库采用前述方案3运行，亭口水库终极有效库容为3093万m3（相应于方案3水库运用50年后正常蓄水位893m有效库容），拟定反调节池容积规模为500万m3、600万m3、700万m3、800万m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22、反调节水库工程,2 枢纽工程布置,针对亭口水库正常蓄水位893m规模方案，对不同反调节库容积方案进行了径流调节计算，调节计算中采用的主要原则如下： （1）亭口水库终极有效库容为3093万m3（相应于方案3水库运用50年后正常蓄水位893m有效库容）。 （2）调节计算采用时历法，入库水沙资料为19542005年，共计52年的水沙系列资料。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 针,2 枢纽工程布置,（3）调节周期按水文年周期，汛期为79月，非汛期为10次年6月。调节起始日期1954年7月1日，调节计算按逐日调节。亭口水库起调库容为0万m3，反调节水库起调库容为满库。 （3）黑河亭口水库设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按以供定需的原则确定。 （5）亭口水库和反调节库的水量损失包括蒸发损失和渗漏损失两部分。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（6）河道最小基流水量632万m3，河道最小基流流量按0.2 m3/s计。 （7）输水洞进口高程864.0m，输水洞引水最低水位（即死水位）866.7m。 （8）水库调节计算过程中，来水优先满足河道最小基流需要，其次满足用水要求。 （9）当亭口水库汛期的7、8月由于排沙不供水或其他时段可供水量不能满足供水要求时，采取由反调节库补充运用的原则，由反调节库泄放满足供水要求的水量。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（10）当某时段亭口水库调节的最大可供水量大于设计供水流量时，亭口水库输水洞供水流量为设计供水流量，多余的水量通过抽水站与引水隧洞充蓄反调节库（中塬沟水库），最大抽水流量1.1m3/s，最大抽水含沙量限制条件为亭口水库入库平均含沙量小于8kg/m3；反之，亭口水库输水洞供水流量为该时段最大可供水量,不足部分由反调节库供给。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,（11）当亭口水库有弃水且反调节库未蓄满时，尽可能利用抽水站与引水隧洞将丰水期的水输入反调节库，以弥补排沙期及枯水段的供水不足问题。 （12）当遭遇个别特枯年份由于汛后来水较少时，即使在满足排沙条件时，也不排沙，只进行径流调节以满足供水要求。 依据以上调节计算原则，不同反调节库容积方案的径流调节计算结果见表2.2.41。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,2 枢纽工程布置,由上述结算结果可见，反调节库容积从500万m3增加至600万m3时，可供水量增加173万m3；反调节库容积从600万m3增加至700万m3时，可供水量增加114万m3；反调节库容积从700万m3增加至800万m3时，可供水量仅增加31万m3。因此，本阶段推荐配套反调节库的规模为有效库容700万m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 由,表2.2.41 径流调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.2.41 径流调节计算结果亭口水利枢纽工程布,2 枢纽工程布置,3、反调节水库工程抽水站设计流量选定 针对配套反调节库的规模为有效库容700万m3情况，比较了不同抽水站设计引水流量对亭口水库可供水量的影响，计算结果见表2.2.42。从表中可以看出，最大抽水流量由0.75m3/s逐渐增加至1.1m3/s时，亭口水库可供水量增加幅度较大；最大抽水流量大于1.1m3/s后，亭口水库可供水量几乎不再增加。因此，反调节水库抽水站设计流量为1.1m3/s。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.23、反调节水库工程,表2.2.42 不同引水流量情况下径流调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.2.42 不同引水流量情况下径流调节计算,2 枢纽工程布置,4、反调节水库工程抽水站取水条件 （1）反调节库抽水站抽水时的含沙量限制条件为亭口水库入库平均含沙量小于8kg/m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.24、反调节水库工程,2 枢纽工程布置,（2）对不同抽水时间限制情况下的径流调节过程进行了计算，计算结果见表2.2.44。从表中可见，抽水时间无限制（即全年抽水）时，亭口水库可供水量最大，抽水时间有限制（例如每年7月不抽水）时，亭口水库可供水量将减少约140万m3。因此，抽水站的抽水时间不加限制，当亭口水库有弃水且反调节库未蓄满时，尽可能利用抽水站与引水隧洞将丰水期的水输入反调节库，以弥补排沙期及枯水段的供水不足问题。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 （,表2.2.43 不同抽水含沙量限制情况下径流调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.2.43 不同抽水含沙量限制情况下径流调节计算结,表 2.2.44 不同抽水时间限制情况下径流调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表 2.2.44 不同抽水时间限制情况下径流调节计算,2 枢纽工程布置,2.2.5 排沙条件分析1、不同排沙流量和沙限组合对水库可供水量的影响分析 在前述排沙流量和沙限定性分析的基础上，对汛期排沙期不同排沙流量和沙限组合情况，进行了水库冲淤和径流调节计算。通过分析不同排沙流量和沙限组合对水库冲淤情况及水库可供水量的影响，最终确定合理的排沙流量和沙限。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22.2.5 排沙条,2 枢纽工程布置,各方案水库冲淤和径流调节计算结果见表 2.2.51。 综合上述分析，亭口水库合理的相机敞泄排沙条件应为：排沙流量为30m3/s，排沙沙限为50kg/m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 各,表 2.2.51 不同排沙流量和沙限组合情况计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表 2.2.51 不同排沙流量和沙限组合情况计算结果,2 枢纽工程布置,2、异重流排沙条件 （1）每年7-8月为水库排沙期，9-次年6月为蓄水运用期。 （2）汛期9月至次年6月水库蓄水运用期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.22、异重流排沙条件,2 枢纽工程布置,异重流排沙条件为： （a）9-10月，当水库蓄水量大于3500万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙； （b）5月，当水库蓄水量大于1000万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙； （c）6月，当水库蓄水量大于500万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2异重流排沙条件为：,2 枢纽工程布置,为了在异重流排沙期间不影响水库正常供水，建议取水口按塔式分层取水口设计，以便异重流排沙期间引用上层清水。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 水库运行方式研究 2.2 为,2 枢纽工程布置,1、正常蓄水位的确定 亭口水库正常蓄水位方案比较选择了3个水位，正常蓄水位分别为892m、893m和894m。针对三种不同正常蓄水位，亭口水库采用推荐的水库运用方式（即方案3）运用，配套反调节工程规模及其运用方式与推荐情况相同，综合分析不同水库规模方案的水库冲淤及径流调节计算结果，确定亭口水库的正常蓄水位893m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定 2.3,表2.31 不同正常蓄水位方案水沙调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.31 不同正常蓄水位方案水沙调节计算结果亭口水,2 枢纽工程布置,2、泄洪排沙洞规模方案确定（1） 泄洪排沙洞方案确定 泄洪排沙洞的泄流规模主要取决于进口底坎高程和进口断面尺寸。泄洪排沙洞进口底坎高程最低取值为856m。因此，这里仅对泄洪排沙洞进口断面尺寸大小进行方案比选。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定 2.3,2 枢纽工程布置,方案1：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸67m；方案2：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸77m；方案3：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸88m；方案4：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸55m。 四种不同方案中溢洪道泄流量相应的溢洪道规模为：堰顶高程881m，堰顶宽度312m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定 2.3,2 枢纽工程布置,（2）各方案计算结果及分析 针对正常蓄水位893m的水库规模， j经分析计算，亭口水库（正常蓄水位893m方案）较为合理的泄洪排沙洞规模为：进口底坎高程856m，进口断面尺寸77m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定 2.3,表2.32 正常蓄水位893m四种不同泄流规模方案水沙调节计算结果,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,表2.32 正常蓄水位893m四种不同泄流规模方案水沙调,2 枢纽工程布置,1、亭口水库工程规模 亭口水库的正常蓄水位为893m，水库总库容2.47亿m3，属等大（2）型水利工程。 泄洪排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸77m。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水利枢纽工程规模2.41、亭口水库工程,2 枢纽工程布置,2、反调节蓄水工程规模 反调节库工程规模为有效库容700万m3，反调节库抽水站最大抽水流量1.1m3/s，亭口水库入库平均含沙量大于8kg/m3时不抽水。反调节蓄水工程中塬沟水库为等小（1）型工程。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水利枢纽工程规模2.42、反调节蓄水工,2 枢纽工程布置,3、水库径流调节计算结果 依据水库泥沙冲淤计算得出的水库运用50年后的库容曲线进行了正常蓄水位893m方案情况下的径流调节计算。径流调节计算结果表面，亭口水库和反调节库联合调节后可供水量满足保证率要求，多年平均可供水量为7183万m3。,亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计,2 枢纽工程布置 亭口水利枢纽工程规模2.43、水库径流调节,2 枢纽工程布置,2.3.1 工程坝址 在可研设计阶段，根据亭口水库的建库规模，在黑河干流下游河段选择碾子坡坝址（上坝址）和姚家