新橋水庫:新橋水庫位於陝西省靖邊縣紅柳河幹流上，距靖邊縣城40ｋｍ，是紅 -百科知識中文網

簡介

新橋水庫是陝西省最早建成的一座大型水庫，總庫容2億立方米。壩址位於靖邊縣東坑鄉新橋村附近無定河上源紅柳河上，東距縣城37公里，太原至銀川的公路從壩頂通過。水庫地處河源梁峁丘陵
澗地地區，控制流域面積1332平方公里，剔除閉流澗地，實際產流面積為845平方公里；多年平均徑流量4730萬立方米，年輸沙量1500萬噸，原計畫灌溉面積36萬畝，因水量不足，調整為灌東坑鄉至梁鎮一帶耕地及沙荒地16萬畝。

水庫概況

新橋水庫控制區間流域面積為861ｋｍ2，多年平均入庫流量為0.124ｍ3燉ｓ，汛期為0.323ｍ3燉ｓ，多年平均含沙量263ｋｇ燉ｍ3，汛期平均含沙量545ｋｇ燉ｍ3。1961年壩體加高到47ｍ，總庫容為2.0億ｍ3。經過多年運行，截止2001年底，水庫已淤積1.95億ｍ3，水庫防洪能力嚴重不足，現有庫容及泄洪設施已不能滿足防禦10年一遇洪水。新橋水庫一旦失事，必將造成下游金雞沙、巴圖灣等水庫連續垮壩等災難性後果。因此，依據《陝西省紅柳河庫壩群治理工程項目建議書》及其審查意見，對新橋水庫實施除險加固改造，本次除險加固的主要任務是增建泄洪排沙洞。

工程背景

1957年陝西省水利局提出修建新橋水庫的構想，並委託黃河西北工程局作初步設計。1958年1月黃委會設計院提出《無定河流域規劃報告》，推薦修建新橋、舊城等6座大中型水庫和支溝堵壩方案，並承擔壩址勘測工作，5月提出設計要點，7月提出設計任務書。水庫建築物包括大壩、輸水洞和引洪渠。大壩為均質黃土，分攔河主壩和左岸副壩，主壩最大壩高47.1米，頂寬10米，長380米，壩頂高程1376.75米，上游坡自上而下為1∶2.5～1∶3～1∶8（水中倒土部位），下游坡分別為1∶2.5～1∶3～1∶4，壩後為褥墊式排水。輸水洞位於右岸，為2米×2米磚涵，頂為半圓拱形，進水高程1359.5米，斜臥管進水，11級，進水孔寬0.9米，高1.05米，引水流量5.4立方米每秒，最大為10立方米每秒。

建造過程

引洪渠進口在右岸壩前250米處，渠底高程1371.6米，底寬25米，邊坡1∶2，無閘門控制，渠長2.5公里，泄水量100立方米每秒。1961年修建，尚差700米未通。
水庫建設由榆林專署水利局負責，組織4000民工及技工承擔築壩任務，於1958年9月1日開工，1959年夏採取小斷面渡汛，當年10月1日竣工，完成土石方293萬立方米。共用141萬工日，國家投資
420萬元。
1960年9月，水庫蓄水位達到1361.5米高程，大壩兩肩的壩體及岸坡發生滑塌，壩腳下遊河床30米範圍內發生泉涌和沙沸現象20餘處。10月，陝西省水利廳派工作組檢查，提出了上游截滲、下游加戧，增設排水措施並立即實施。11月北京水勘院副總工馮寅，黃委副主任趙明甫，黃委會設計院院長韓培誠、副總工沈崇剛，陝西省水利廳副廳長張壽蔭、省水利廳勘測設計院院長王耿介共同到水庫現場檢查，明確由黃委會設計院承擔加固設計。隨後在補充勘探、摸清庫區水文地質條件的基礎上，於1961年7月提出水庫加固說明書，技術負責人李世同。方案中提出攔河壩建築物等級由4級提高到2級，按設計要求，由上游坡培厚加高大壩3米，水下採用水中倒土，水上部分分層夯實，壩體褥墊式排水延長，下游壩坡河床部分蓋重加固，左岸台地增築副壩，右岸增開引洪渠1道。這次工程除動員民工外，還有中國人民解放軍指戰員千餘人參加，於1962年完成。
70年代，又組織民眾在水庫上游乾支流修建中小型水庫10餘座，其中較大的水庫有營盤山（紅柳河）、楊福井（紅柳河支溝）、周灣、西郊（紅柳河石拐子溝）、邊牆渠（紅柳河八里莊溝）和水路畔（紅柳河石窯溝）等6座，總蓄水量約3億立方米。形成了以新橋水庫為中心的壩庫群體，控制上游水沙80％～90％。原先構想的水庫效益很大，以後因水源不足，且庫成後年漏水達2400萬立方米，占河源來水的一半以上，效益很不理想，1966年最多曾灌溉2.7萬畝，1975年庫水已近於涸竭，灌溉基本停止。原有的2億庫容已淤積1.56億立方米，只剩下0.44億立方米，經陝西省省、地兩級主管部門研究同意降為中型水庫。
水庫運用到1980年，共攔泥1.9億立方米，淤出壩地1.65萬畝，早在1966年已開始試種糧食，獲得較好收成。

關鍵性問題

在新橋水庫泄洪排沙洞規劃設計過程中，造床流量、平衡比降、泄流曲線確定是關鍵問題，直接影響泄洪排沙洞的設計合理性，下面對這幾個問題進行討論。

造床流量

造床流量〔１，２〕在泥沙設計中是一個非常重要的參數，理論上現在還沒有一個成熟的計算方法，目前大多是據經驗公式確定。有關造床流量的求法很多，一般可取三四種方法進行估算，然後比較採用兩個相近數值的平均值做為造床流量。現將幾種確定造床流量的典型方法加以介紹，以便比較說明。

（１）木村認為，造床流量可取為以輸沙率加權的平均流量，即
式中：Ｑｉ為分級流量（ｍ３燉ｓ），Ｑｓｉ為該級流量相應的輸沙率（ｋｇ燉ｓ），ｎ為分級總數。

若假定分級流量與Ｑｉ與該級流量相應的輸沙率Ｑｓｉ＝ａＱｍｉ，將其代入（1）式，則得
根據許多輸沙公式及天然資料，得出ｍ值為：推移質為主的河流ｍ＝１；懸移質為主的河流ｍ＝２；推移質和懸移質同等重要的河流ｍ＝1.5。
（２）造床流量保證率法。根據洪水頻率統計確定造床流量。漢德森（Ｆ．Ｍ．Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ）認為：滿槽流量為造床流量，根據美國一些河流的研究，滿槽流量約等於重現期1.07～4年（平均為1.4年）一遇的洪水。
（３）滿槽流量法。在我國，一般都把滿槽流量作為造床流量，由於水流滿槽前，對河床作用最大的自然是滿槽流量，在水位超出河槽而漫灘後，邊灘流速很小，主槽流速變化也很小，其造床作用與滿槽流量相近，但出現的機會卻較少。

（４）黃委會水利科學研究所分析了一部分河流平灘流量和汛期平均流量的實測資料後，採用如下造床流量計算關係式
式中：Ｑ造為造床流量，Ｑ-汛為汛期平均流量。
（５）長江科學研究院提出可按流量級累計的沖刷量達到50％時的對應流量為確定水庫橫向形態的造床流量。
上述經驗方法中，其中（１）、（４）、（５）均是在對較大型的水庫進行研究總結出來的，適用於較大型水庫。（２）、（３）可適用於大型水庫也可適用於中小型水庫的情況，新橋水庫屬於大Ⅱ型水庫，用上述幾種方法分別計算後，相差在10％～20％；根據新橋水庫的特點，最後採用造床流量保證率法，求得造床流量為123ｍ3燉ｓ，計算結果表明是符合實際的。

平衡比降

河槽的平衡比降〔１，２〕也是泥沙設計的一個非常重要的參數，它的取值對計算結果影響較大，和造床流量一樣，理論上也沒有一個成熟的計算方法，實際當中也用經驗公式推求。新橋水庫採用以下３種經驗方法估算庫區河槽的平衡比降，最後分析確定合理的取值。
（１）Ｊ/Ｊ０～ＨＪ0.20之間的經驗關係
文獻〔2〕中，根據不同水庫的實測數據，點繪出了Ｊ/Ｊ0～ＨＪ0.20之間的經驗關係曲線。Ｊ為庫區河槽槽底平衡比降，Ｊ０為原河道比降，Ｈ為壩前平均淤積面高程與原河床高程差。對於新橋水庫，Ｊ0＝２‰，依據此法得出的庫區河槽平衡比降為1.52‰。
（２）陝西省水科所經驗公式法〔２〕
根據陝西省水科所的分析，計算河槽沖刷平衡比降的經驗公式為
由式（４）可得，庫區河槽比衡比降為Ｊ＝1.47‰。
（３）清華大學水利系經驗公式法〔２〕
對於新橋水庫的情況，ｋ＝1.2，ｍ＝0.24。將有關數據代入計算可得Ｊ＝1.1‰。
上述３種方法得出的平衡比降平均值為1.36‰，計算結果表明新橋水庫的平衡比降取為1.36‰是合理的。
排沙洞泄流曲線
本文根據新橋水庫泄洪排沙洞的設計形式（見圖１），套用水流連續方程和能量方程對新橋水庫的泄流排沙洞的泄流曲線計算公式進行了推導，得出在閘門全開情況下的泄流計算公式。
庫水位下降或上升過程中，泄洪排沙洞中水流的液態會產生明滿流轉換的情況，存在一個明滿流轉換的臨界水位。實際計算中，當庫水位大於臨界水位時，泄流量應採用式（６）計算；當庫水位小於臨界水位時，採用式（８）計算。
臨界水位的確定方法：先利用式（６）和（８）分別計算出滿流和明流的泄流曲線，然後在同一坐標系中將兩條曲線繪出，兩者的交點對應的水位即為臨界水位。
通過臨界水位將計算出的有壓流和明流時的泄流曲線結合起來成為一個完整的泄流曲線，則據此泄流曲線及其它條件可進行泄洪排沙洞的設計。新橋水庫通過上述方法確定的排沙洞設計參數，經驗證滿足沖刷指標和淤積指標的要求，泄流規模也滿足千年一遇校核洪水的防洪要求。