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§6.9燕塞湖水库调查
6.9.1教学目的
(1)了解燕塞湖(石河)水库坝区主要建筑物布局、水库经济技术指标和主要功能;观察库首区地形地貌、地质构造和岩石。
(2)了解水库库尾水位变化、河流作用、断层、滑坡等。
6.9.2背景介绍
石河洪水峰高量大,常给下游造成较大危害。自清道光29年(1849)至1985年共发生较大洪水6次,1959年7月21~22日,Qmax=4 750 m3/s(小陈庄),洪水淹没农田5 000亩,冲毁铁路路基,威胁山海关。大石河为山区性河流,河床总高差400 m,平均坡降6%,山神庙以上20‰,大桥河口1.3‰。河床主要为卵砾石,含漂石和中粗砂;砾卵石主要为火山岩、花岗岩(据天津地质矿产研究所李凤林)。石河有较大支流5条,即二道河、西石河、花厂峪河、北沙河和鸭水河,多年平均径流量1.68亿m3/a,最大为3.85亿m3/a(1959),最小0.292亿m3/a(1957)。石河洪水期具有洪峰高、流量大、来势猛、历时短、泥沙多等特点。输沙量主要集中于7~9月,以7月为最;月均输沙率为26.7 kg/s,14年平均输沙量为1.041×105 t;而1~5月和10~12月几乎无沙入海。大石河水量丰富,以降水补给为主,平均流量很小,为0.3~0.6 m3/s,枯水期最小为0.15 m3/s,近年局部断流。7~8月雨季时,径流量占全年的70~80%,7月多年平均流量为25.4 m3/s(小陈庄站)。石河大汛周期为20年,小汛5年。1959年7月21~22日普降暴雨、大暴雨,中心在青龙县高杖子,一日降雨321.1 mm,24 h雨量469.8 mm,山洪爆发,河水猛涨,石河小陈庄站流量4750 m3/s。1962年7月24~26日,普遍降雨,7月24日起,连续降雨50 h,27日2时,石河流量1 410 m3/s。1984年石河水库最大入库流量为4 250 m3/s,最大出库流量为4 180 m3/s。
石河水库(又名燕塞湖)位于山海关区西北部小陈庄山口以北700 m处的石河上,坝上控制流域面积560 km2(占石河流域面积的93%)。1972年4月16日动工,1975年6月28日建成使用,是一座以供水为主,兼顾防洪、灌溉、发电等综合效能的中型水库。因风景秀美,20世纪80年代初辟为旅游景点,称“燕塞湖”。
该水库设计洪水为百年一遇,校核标准为千年一遇。按供水保证率P=50%,总库容6 800万m3,防洪4 700万m3,兴利5 163万m3,年调节水量1.01亿m3。水库主体工程由大坝及其附属建筑物溢洪道、放水洞、泄洪洞、发电洞和一座坝后式电站组成。大坝坝型为浆砌石重力坝,坝顶高60.6 m,最大坝高44.6 m,坝长365.0 m,其中溢流坝段长90 m,为实用堰,堰顶高程47.0 m,上设高10.2 m、宽8 m升卧式平板钢闸门9扇,最大泄洪能力为7 000 m3/s。坝体上游设有混凝土防渗墙,大坝东西两侧挡水坝段,高程34 m处,垂直坝轴线方向各设一条观测廊道。泄洪洞位于大坝左侧主河槽处,2×2 m方洞,进口底高程25.95 m,用于泻洪、冲砂、放空库容,最大泻量57.3 m3/s。放水洞位于大坝右侧,2×2 m方洞,进口底高程32.0 m,供城区用水,最大输水量10.88 m3/s,目前供水1.5 m3/s。发电洞位于大坝左侧,为一直径1.5 m圆洞,进口底高程35.0 m,引水流量7.5 m3/s。电站位于坝后,装机容量960 kW,设计年发电296万kWh。
石河水库清风亭(pavilion)地质地貌景观:燕塞湖周边山体主要由燕山期火山喷发岩和花岗岩组成(年代距今2.08~0.65亿年)。在此可见有流纹构造的安山岩、奇特别致的火山集块岩和岩盘、岩珠、岩脉等。同位素年龄为1.4亿年。远眺对岸(东岸)石壁,陡峭高峻,其南侧火山喷发岩与北侧花岗岩的分界线如削如刻,清晰可见。库尾蟠桃峪村一带,可见石河弯曲于峻岭之间,河流凸岸堆积,凹岸侵蚀并伴有崩积物,峡谷出口见有洪积扇,库水位变动带清晰可见,草木稀少,另在鸭水河向石河入口处上游右岸(南侧)见有一处岩质滑坡。
石河水库水文站观测项目有:坝上、坝下水位;坝上冰情、冰厚、水温;岸上气温;主渠道流量、坝下流量;降雨量、蒸发量、风向、风力;渠道沙量(1982)、电洞测流(1985)、坝下含沙量及输沙率、坝上水化学及污染监测等。水库上游有6个雨量站:驻操营(国家级)、石门寨、刘家房、山神庙、城子峪、平房峪,另外坝址、马顶沟、蟠桃峪各有一处。
石河水库1983年总收入58万元,1984年仅旅游收入就达24.44万元;1985年总收入130.82万元,其中接待游客90万人次,收入52万元。1976年利用水面养鱼,当年产鱼3 000 kg;1978年渔业收入1800.0元;1979年经营收入49.45万元,达到经费自给。
6.9.3教学内容
(1)请石河水库管理处工程技术人员介绍石河水库的建筑物、各项经济技术指标。
(2)观察库首区地形、地貌、地质条件,了解筑坝条件和选址依据。
(3)到库尾蟠桃峪北山观看石河河谷地貌、河流侵蚀、堆积作用、库岸崩塌、冲积扇和小型滑坡、库尾水位变化。
6.9.4讨论问题
(1)石河水文状况有何时空变化特征?
(2)选择坝址考虑那些主要因素?水库有那些功能?
(3)河流侵蚀与堆积作用有何特点?