千山南沙河七号桥上游湖泊工程蒸发和渗漏损失计算探讨

张 林

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司， 辽宁 沈阳 110000)

1 流域概况

1.1 地理位置

千山区位于辽宁鞍山市东南，有南沙河，云量河，杨柳河三大河流过，南沙河源于千山风景区仙人台，属太子河的支流。自南流向西北，穿过鞍山市的陈家台村，历山村和城岗堡村，穿过沈大高速公路进入辽阳县，通过辽阳的刘二堡镇，至青鱼湾村南下口子入太子河，南沙流域面积458 km2，全长58.06 km，鞍山境内全长38.73 km，它是流经鞍山市区的最大河流，南沙河上游有大沽山，千山，胡家庙等6个支流，与陈家台大桥上游汇合为主流。

1.2 气候气象概况

千山区属于北温带大陆性半湿润季风气候，年平均气温为9.4度，它的特点是雨热同步，干冷同步，光照充足，春季少雨多风，日照时间较长，夏天炎热多雨，东南风盛行，秋季凉爽适宜，降雨适中，南北风交替出现，冬季寒冷，降水少。该地区的多年平均降水量为739.5 mm，年内降水分布不均。6-9月的降水量占年度降水量的70%～80%，多年平均径流深度为188.0 mm，多年平均蒸发量为1 636.1 mm，多年平均温度为9.4℃，极端最高温度为36.5℃，分别在6月和7月发生，极小值 温度是-29.9℃，在一月发生，年平均日照时间为2 540.7 h，冻结土的最大深度为118 cm，多年平均风速为3.5 m/s，最大风速为21 m/s。同时风向为SSE(SW)，多年平均最大风速17 m/s。

1.3 水文特征

南沙河千山站多年实测平均径流量为260.59万 m3，年径流深为188.0 mm，年径流量在年内分布及其不均，7-9月的径流占年径流量的67.6%，12-2月的径流仅占年径流量的1%，同时，年径流量的年际分布不均匀，年径流量最大为1995年出现的796.2万 m3，最小流量为1999年出现的71万 m3。两者之间的差异是11倍之多。南沙河上游是扇形丘陵区，洪水主要是由暴雨造成的，主要发生在七月和八月，洪水涨落急剧，根据对1995年，1996年，2001年和2002年测得的大洪水资料分析，洪水汇合持续约1～2 h，洪水过程通常持续3天，主要洪水每天集中在10 h左右，该地区主要受华北气旋，江淮气旋，台风，低压冷锋和高空槽影响。依据对立山站多年实测泥沙数据的分析，立山站多年平均悬移质输沙量为19.75万 t。

2 千山风景区水资源及环境问题状况

千山风景资源丰富，自然景观和人文景观尤其宜人，是国家AAAA级风景保护区，但千山风景区最大不足有两点：(1)有山无水，景区内虽有十几条小溪，但年径流年季间变化较大，年内分配不均匀，且河道比降大，缺少调蓄工程，近年来，景区附近矿山的深部开采造成地下水位急剧下降，使得景区的生态环境得到很大破坏，由此造成了景区水资源的严重短缺；为了切实提高千山风景名胜区的水资源利用，合理利用该地区的水资源，有效生态环境，建设千山风景区水资源及生态保护工作，在千山风景区南沙河七号桥以上建设积翠湖工程符合水资源合理开发利用的需要。

3 拟建湖泊工程概况

千山风景区南沙河七号桥以上湖泊工程为地表水源工程，工程位于南沙河七号桥以上河道干流上。其中水面面积为92.28万 m2，库容为547.4万 m3；其中千山支流2～6号湖水面面积为41.9万 m2，库容为62.9万 m3；七号桥7～8号湖水面面积为92.3万 m2，库容为138.4万 m3；7处湖总的水面面积为134.2万 m2，总库容为201.3万 m3。依据工程所在南沙河七号桥以上的地表来水量、用水量情况等，分析论证该工程蓄水水量、水质的可靠性和可行性。

4 研究区人工湖蒸发损失计算

七号桥以上拟建人工湖区域，为南沙河上游山间河谷区，该区域多年平均水面蒸发量为1 636.1 mm(20 cm口径蒸发皿)，多年平均降雨量为739.5 mm，多年平均径流深188.0 mm。经计算七号桥以上拟建人工湖区年蒸发损失深度为381.1 mm；各人工湖年蒸发损失量之和为49.41万 m3。各人工湖年蒸发量计算见表1。

表1 七号桥以上拟建湖蒸发损失计算表

人工湖蒸发损失采用以下公式：

△W蒸=1 000(E水-E陆)(F湖-f)

(1)

式中：E水为计算时段△t内人工湖区水面蒸发强度，以水层深度(mm)计；E陆为计算时段△t内人工湖区陆面蒸发强度，以水层深度(mm)计；F湖为计算时段△t内人工湖平均水面面积(km2)；f为建湖以前湖区原有天然河道水面及湖泊水面面积(km2)。

人工湖水面蒸发可根据建湖区附近蒸发站或气象站蒸发资料折算成自然水面蒸发，即：

E水=αE器

(2)

式中：E陆为水面蒸发皿实测水面蒸发(mm)；α为水面蒸发皿折算系数。

陆面蒸发，在设计中常采用多年平均降雨量h0和多年平均径流深y0之差，作为陆面蒸发的估算值。

E陆=h0-y0

人工湖蒸发损失量月分配见表2。

表2 人工湖蒸发量月分配表 104m3

5 人工湖渗漏损失计算

人工湖建设区为南沙河上游山间河谷区，根据可研报告对该区段水文地质概况阐述和相关资料对南沙河上游水文地质及水文地质条件的介绍，人工湖建成蓄水后渗漏损失有侧向渗漏和在坝基和坝端向下游渗漏。

渗漏量计算公式采用达西定律公式：

Q漏=KIW

(3)

式中：Q漏为渗透流量(m3)；K为渗透系数(m/d)；I为水力坡度；W为过水断面面积(m2)(W=含水层厚度H×过水断面宽L)。

表3 人工湖坝体渗漏损失量计算见表

从表3中可以看出，千山5湖年渗漏损失量为153.51万 m3、七号桥2湖年渗漏损失量为119.85万 m3，合计年渗漏损失量273.36万 m3。

6 结语

(1)千山支流5湖多年平均来水量为1 367.0×104m3，多年平均蒸发和渗漏损失量之和为169.49×104m3，多年平均可供的蓄水量(即来水量减蒸发和渗漏损失量)为1 197.5×104m3，远大于5处湖泊的蓄水量62.90×104m3，从多年平均的情况来分析，来水量可以满足5处湖泊的蓄水要求。

(2)七号桥2湖多年平均来水量为1 420.0×104m3，多年平均蒸发和渗漏损失量之和为153.28×104m3，多年平均可供的蓄水量(即来水量减蒸发和渗漏损失量)为1 266.7×104m3，多年平均来水量远大于湖泊的蓄水量138.40×104m3，从多年平均的情况来分析，来水量可以满足七号桥2处湖泊的蓄水要求。