有關水的一些事(27)死水位的常識

水利水電科學大的方面的內容基本上講的差不多瞭。這一篇開始說說細節問題,先說死水位。

記得是2002年到2003年期間,我剛讀本科一年級,對水利水電工程還沒有明確的認識。那一年中部省份遭逢大旱,電視報道中出現瞭一座水庫,記者指著水庫說:能看到水庫裡有水,但是並沒有向下遊放水以緩解沿岸農田的幹旱問題。有理由懷疑水庫運行管理部門存在嚴重的失職。當時我是比較贊同記者的觀點的,但是現在就絕對不會贊同瞭——因為本科一年級不懂什麼是死水位。

水庫的死水位是在論證水庫規模和承擔的任務的時候需要明確的一項重要指標。那麼什麼是死水位呢?死水位就是:“在正常運用的情況下,允許水庫消落的最低水位,死水位以下的庫容稱為死庫容。死庫容一般用於容納水庫泥沙、抬高壩前水位和庫內水深。在正常運用中死庫容不參與徑流調節,也不放空,隻有在特殊情況下,如排洪、檢修和戰備需要等,才考慮泄放其中的蓄水。”這是經典的教科書定義。通俗一點兒說就是這個水位以下的水一般來說是不能放的,不能供給生產生活之用的。那麼原因是什麼呢?經典的教科書定義中也給出瞭答案“死庫容一般用於容納水庫泥沙、抬高壩前水位和庫內水深。”因此,不能用於生產生活。其實這個定義對於非水利專業的人來說仍然是很費解的——為什麼就不能呢?下面我從灌溉、泥沙淤積和發電三個角度分別解釋,估計大傢就明白瞭。

首先是灌溉。俗話說“人往高處走,水往低處流。”在我們一般認知中,水是不可能往高處流的(當然用水泵抽水不算),水都是從高處流向低處,要讓水順利的流動,必須要有一定的落差。假設準備在一條河上修建一座水庫用於灌溉河流下遊的農田。河流下遊的農田最高處海拔是1000米,水庫壩址處的河床高程是海拔1010米,跟農田最高處有10米落差。而從水庫壩址到農田邊緣距離大約為20千米,農田灌溉要求的放水流量是10立方米/秒,經過計算想要從20千米外順利的引10立方米/秒的水過來,需要的落差起碼要30米,也就是說水庫放水洞起碼要修在1030米處才能滿足引水要求。而我們知道水庫壩址那裡的海拔是1010米,這就意味著水庫修起來之後,從1010米到1030米這一部分庫容是不能用於灌溉的,對於灌溉來說,1030米就是死水位,以下的庫容就是死庫容。

當然還有另一種情況,雖然不常見卻更能說明灌溉對死水位的要求問題。這就是灌溉臺地。假設河邊有一塊臺地平整肥沃,特別適宜發展農業,但是臺地海拔高度為1050米,比河道高好多,因此水引不上來無法發展農業生產。這時候仍然在1010米這裡修建水庫,利用水庫直接壅水。假設壅水到1060米就可以滿足臺地引水的要求,則1060米就是死水位,以下的庫容就是死庫容,它們的作用就是壅高水位,讓臺地可以引水灌溉,其本身的水卻不能用於臺地灌溉。

其次是泥沙淤積。仍然以前述水庫為例,該水庫滿足灌溉要求的最低水位到1030就夠瞭。但是這條河流本身泥沙問題又比較嚴重,尤其是汛期洪水攜帶大量泥沙都進入瞭水庫。根據泥沙計算及實驗結果顯示,在水庫使用壽命期內,壩前泥沙淤積量可以達到1040米,也就是說1040米以下的庫容慢慢都會被泥沙給淤積滿,這時候顯然就不能把死水位定為1030米瞭,因為不知道哪一天1040米到1030米之間的庫容就被泥沙淤滿瞭,就不能用來存水瞭,還按照1030米確定死水位,就不能滿足灌溉用水要求瞭(原本有水的地方全是沙子瞭,自然灌溉用水就不夠瞭)。為瞭滿足灌溉用水要求,死水位起碼應該定在1040米,以下的庫容讓它隨便淤積去——這就是泥沙淤積對死庫容的要求。

最後說說發電。這個其實最簡單,發電要引水,發電洞裡面的水都是有壓的,不能混摻空氣和垃圾,否則會破壞發電引水系統,造成嚴重事故。為瞭保證發電洞處於有壓狀態,發電洞必須有一定的埋深。比如某個水庫電站發電洞頂高程為1000米,其洞頂需要距離水面有10米的距離,即埋深要達到10米,才能保證發電洞有壓,空氣和垃圾不會進入發電洞。這樣一來,水庫水位起碼要維持在1010米才能滿足發電的要求,其死水位至少要達到1010米才行。

死水位對水庫工程來說意義重大,當遇到抗旱期,看到水庫裡有水卻沒有往外放用於抗旱時,不要魯莽的下結論說水利部門和水庫管理部門置廣大農民的利益於不顧,存在嚴重失職,因為實際情況可能是人傢為瞭抗旱已經把水庫放到死水位瞭,放空瞭,已經沒有能力抗旱瞭……​​​​

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