水庫現(xiàn)狀天然來水量分析計(jì)算

劉金山，杜永春，魏小偉

(1.山東省日照市水文水資源監(jiān)測(cè)局，山東 日照276800;2.山東省莒縣仕陽水庫管理處，山東 莒縣 276526)

在水資源規(guī)劃、水源地可供水量分析論證工作中往往要求分析計(jì)算水庫斷面現(xiàn)狀條件下的來水量。而在水文分析計(jì)算中的還原計(jì)算是把現(xiàn)有來水量資料系列還原為不受水利工程影響的天然來水量資料系列。本文探討將實(shí)測(cè)來水量資料系列還原為上游現(xiàn)狀水利工程條件下的天然來水量資料系列。

1 水庫現(xiàn)狀天然來水量計(jì)算

水庫現(xiàn)狀天然來水量是指在斷面以上流域現(xiàn)狀水利工程條件下的天然來水量，來水量受上游水利工程的調(diào)蓄影響，而上游水利工程建成年份不同，故對(duì)水庫斷面各年來水量影響也不一致。各年水庫斷面來水量需統(tǒng)一換算到現(xiàn)狀水利工程條件下的斷面來水量。

水庫斷面現(xiàn)狀天然來水量采用在實(shí)測(cè)來水量資料系列中，加入水庫庫區(qū)提水工程提取水量、水庫蒸發(fā)損失水量、水庫滲漏損失水量，并扣除上游水利工程未建成年份應(yīng)攔蓄水量。

計(jì)算公式為:

式中:W來為水庫現(xiàn)狀天然來水量;W出為實(shí)測(cè)出庫水量;ΔW為實(shí)測(cè)水庫蓄水變量;W提為庫區(qū)提水工程提取水量;W蒸為水庫蒸發(fā)損失水量;W滲為水庫滲漏損失水量;W攔為水庫上游水利工程未建年份應(yīng)扣除的攔蓄利用水量;

上式計(jì)算時(shí)段△t為月。

各項(xiàng)要素的計(jì)算:

W出、△W由水庫實(shí)測(cè)資料計(jì)算而得，其余項(xiàng)目計(jì)算方法如下。

1.1 水庫蒸發(fā)損失水量W蒸

水庫的蒸發(fā)損失水量是指水庫水面蒸發(fā)水量與陸面蒸散發(fā)水量的差值，按以下公式計(jì)算年水庫蒸發(fā)損失水量。

式中:W蒸為水庫年蒸發(fā)損失水量(萬m3);f為水庫年平均水面面積(km2);e為水庫年水面蒸發(fā)量(mm);P為庫面年降水量(mm);R’為年徑流深(mm)，以實(shí)測(cè)出庫水量和蓄水變量之代數(shù)和計(jì)算。

水庫年蒸發(fā)損失水量為庫面年水面蒸發(fā)量與年陸地蒸散發(fā)量的差值，水庫水面蒸發(fā)損失水量采用水庫水文站實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)資料，年陸地蒸散發(fā)量近似地用年降水量與年徑流深的差值表示。將求得的年蒸發(fā)損失量按水面蒸發(fā)量月分配數(shù)分配到各月，求得各月蒸發(fā)損失量，以此乘以與各月水庫平均蓄水位相應(yīng)的水面面積，求得各月水庫蒸發(fā)損失水量。

1.2 上游水庫攔蓄利用水量的估算W攔

水庫上游水利工程攔蓄利用水量與水庫上游各水利工程的年來水量及興利庫容有關(guān)。一般小型水庫攔蓄利用系數(shù)為1.0～1.5，由小型水庫的興利庫容乘以 1.0～1.5的攔蓄利用系數(shù)作為小型水庫年最大可能攔蓄利用水量。小型水庫年攔蓄利用水量根據(jù)水庫年來水量采用面積比法分別計(jì)算各小型水庫的年來水量，當(dāng)算得的年來水量大于最大可能攔蓄利用水量時(shí)，取最大可能攔蓄利用水量作為年攔蓄利用水量;當(dāng)算得的年來水量小于最大可能攔蓄利用水量時(shí)，取年來水量作為年攔蓄利用水量。

小型水庫年來水量計(jì)算公式如下:

式中:F小、W小為上游小型水庫流域面積、年來水量;F、W為水庫斷面以上流域面積、年來水量。

小型水庫攔蓄利用水量的月分配按同年水庫斷面各月來水量月分配比計(jì)算。

中型水庫攔蓄利用水量有實(shí)測(cè)資料時(shí)采用實(shí)測(cè)資料，無實(shí)測(cè)資料時(shí)參考小型水庫攔蓄利用水量的計(jì)算方法計(jì)算。

1.3 水庫庫區(qū)提水工程提取水量W提

水庫庫區(qū)提水工程的提取水量采用水庫水文站歷年水文調(diào)查資料，由此求得各月水庫庫區(qū)提水工程的提水量。

1.4 水庫滲漏損失水量W滲

水庫滲漏損失水量可根據(jù)實(shí)測(cè)資料或?qū)嶒?yàn)分析數(shù)據(jù)確定，由此求得各月水庫滲漏量損失水量。

通過以上計(jì)算，求得水庫現(xiàn)狀月、年來水量系列。

2 水庫現(xiàn)狀天然來水量計(jì)算實(shí)例

以沭河上游沙溝水庫為例進(jìn)行分析計(jì)算。沙溝水庫位于山東省沂水縣沙溝鎮(zhèn)沙溝村西、沭河干流上游沂水縣城北，壩址位置東經(jīng) 118°38'，北緯 36°03'，控制流域面積 163 km2，總庫容1.02 億 m3，興利庫容 0.31 億 m3，死庫容 0.012 億m3。水庫于1958年10月動(dòng)工興建，1959年11月建成并蓄水，是一座具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電等多種功能的大(二)型水庫。

沙溝水庫自1960年6月設(shè)立水文站進(jìn)行水文觀測(cè)，流域內(nèi)設(shè)立餑羅峪、輝泉等配套雨量站同步觀測(cè)降水量，現(xiàn)有長(zhǎng)系列水文觀測(cè)資料?，F(xiàn)狀天然來水量采用實(shí)測(cè)資料計(jì)算。在實(shí)測(cè)來水量資料系列中，加入水庫蒸發(fā)、庫區(qū)提取水量、滲漏損失水量，并扣除上游小型水庫未建成年份應(yīng)攔蓄水量。

水庫蒸發(fā)損失水量的計(jì)算借用相臨近的跋山水庫水文站實(shí)測(cè)水面蒸發(fā)資料，年蒸發(fā)損失量為庫面年水面蒸發(fā)量與年陸地蒸散發(fā)量的差值，年陸地蒸散發(fā)量近似地用年降水量與年徑流深的差值表示。將求得的年蒸發(fā)損失量按水面蒸發(fā)量月分配數(shù)分配到各月，求得各月蒸發(fā)損失量，以此乘以與各月水庫平均蓄水位相應(yīng)的水面面積，求得各月蒸發(fā)損失水量。

上游小型水庫攔蓄利用水量的估算與各小型水庫年來水量及興利庫容有關(guān)。沙溝水庫流域共有小(二)型12座，總控制面積 12.65 km2，總庫容239.8 萬 m3，總興利庫容 217.2萬m3。最早建成年份的水庫為霹靂石水庫于1956年11月建成蓄水(流域面積0.9 km2，總庫容 15.8萬 m3，興利庫容13.8萬m3)。最晚建成年份的水庫為龍河官莊水庫于1978年11月建成蓄水(流域面積1.0 km2，總庫容17.5萬 m3，興利庫容16.0萬 m3)。采用山東省水資源評(píng)價(jià)中一般小型水庫攔蓄利用系數(shù)為1.0～1.5的數(shù)據(jù)，本次最大采用1.3。由小型水庫的興利庫容乘以1.3作為小型水庫最大可能攔蓄利用水量。根據(jù)沙溝水庫年來水量采用面積比法分別計(jì)算各小型水庫的年來水量，當(dāng)算得的年來水量大于最大可能攔蓄利用水量時(shí)，取最大可能攔蓄利用水量作為年攔蓄利用水量;當(dāng)算得的年來水量小于最大可能攔蓄利用水量時(shí)，取年來水量作為年攔蓄利用水量。小型水庫攔蓄利用水量的月分配按同年沙溝水庫各月來水量月分配比計(jì)算。

水庫滲漏損失水量根據(jù)山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院完成的“沙溝水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告”中的數(shù)據(jù)，沙溝水庫年滲漏量為年平均蓄水量的4.07%，即月滲漏量為月平均蓄水量的0.34%，由此求得各月水庫滲漏量損失水量。

水庫庫區(qū)揚(yáng)水站提取水量的計(jì)算，沙溝水庫庫區(qū)提水工程大部分是1972年以后建成的，提水量采用沙溝水庫水文站歷年水文調(diào)查資料。

通過以上計(jì)算，求得沙溝水庫現(xiàn)狀年來水量系列。實(shí)測(cè)年來水量系列與現(xiàn)狀年天然來水量系列見表1。

表1 沙溝水庫歷年降水量、實(shí)測(cè)天然來水量、現(xiàn)狀天然來水量分析計(jì)算成果表