長(zhǎng)潭水庫(kù)旱限水位確定方案探討

黃志強(qiáng),馮偉榮,杜錦程

(臺(tái)州市黃巖區(qū)長(zhǎng)潭水庫(kù)管理局,浙江 臺(tái)州 318024)

1 水庫(kù)概況

長(zhǎng)潭水庫(kù)位于臺(tái)州市黃巖區(qū)西部永寧江上游境內(nèi),距離黃巖城西22 km處,壩址在黃巖區(qū)北洋鎮(zhèn)長(zhǎng)潭村 (東經(jīng)121°,北緯28°40″)。是一座以防洪、灌溉、供水為主,結(jié)合發(fā)電、淡水養(yǎng)殖等綜合利用的多年調(diào)節(jié)的大 (2)型水庫(kù),也是溫黃平原灌區(qū)的水利大型骨干工程,水庫(kù)流域集雨面積441.3 km2,總庫(kù)容7.32億m3,興利庫(kù)容4.38億m3。水庫(kù)灌區(qū)的設(shè)計(jì)有效灌溉面積6.951萬(wàn)hm2(104.27萬(wàn)畝),目前實(shí)際有效灌溉面積6.436萬(wàn)hm2(96.54萬(wàn)畝),灌區(qū)涉及3區(qū)2市(黃巖區(qū)、路橋區(qū)、椒江區(qū)、溫嶺市、臨海市沿江鄉(xiāng)鎮(zhèn));并擔(dān)負(fù)著250多萬(wàn)城鎮(zhèn)居民生活用水、工業(yè)用水的供水任務(wù)。近年來(lái),隨著下游河道生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化,水庫(kù)還擔(dān)負(fù)了部分河道生態(tài)環(huán)境用水任務(wù)。

水庫(kù)正常水位36.05 m(1985國(guó)家高程基準(zhǔn),下同),相應(yīng)庫(kù)容4.57億m3,人口遷移線38.05 m,土地征用線36.55m,設(shè)計(jì)運(yùn)行控制最低水位16.05 m,相應(yīng)庫(kù)容0.189億m3。水庫(kù)自1995年向城鎮(zhèn)供水以來(lái),最低水位為21.20 m(出現(xiàn)在2004年3月上旬,當(dāng)時(shí)水庫(kù)正處于除險(xiǎn)加固期間);水庫(kù)自除險(xiǎn)加固竣工 (2005年3月)以來(lái),最低水位為27.57m(出現(xiàn)在2007年 2月中旬)。城鎮(zhèn)供水隧洞底高程16.30m,灌溉(發(fā)電)隧洞底高程11.05m。

2 水庫(kù)旱限水位的確定

長(zhǎng)潭水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)的大型水庫(kù),考慮到城鎮(zhèn)供水的重要性和灌溉面積涉及的廣泛性,根據(jù)《長(zhǎng)潭水庫(kù)志》,在修建水庫(kù)前西江和金清灌區(qū)抗旱天數(shù)平均為46 d,水庫(kù)修建后灌區(qū)抗旱天數(shù)提高到平均為70 d以上,灌溉保證率85%。2005年長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程竣工后,水庫(kù)灌溉保證率提高到90%,抗旱天數(shù)提高到90 d。因此,確定3個(gè)月為干旱預(yù)警期[1].。

2.1 用水需求

長(zhǎng)潭水庫(kù)主要承擔(dān)農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水、河道生態(tài)環(huán)境用水等供水任務(wù)。依據(jù)水庫(kù)供水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、用水需求及抗旱工作要求,確定3個(gè)月為干旱預(yù)警期。按臺(tái)州市防辦提供的調(diào)查數(shù)據(jù)長(zhǎng)潭灌溉年需水量約2.18億m3;目前城市供水日取水量約60萬(wàn)m3,年供水量約2.2億m3;河道生態(tài)環(huán)境用水在過(guò)去的3 a里由于水量充足,平均在1億m3左右,作為抗旱考慮應(yīng)適當(dāng)減少,并且可以結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行,因此考慮6 000萬(wàn)m3;水庫(kù)下游附近村莊生產(chǎn)生活年用水量 (自流灌溉)2 000萬(wàn)m3左右;由于長(zhǎng)潭水庫(kù)庫(kù)面比較大,年蒸發(fā)量一般在2 100萬(wàn)m3左右。

2.2 指標(biāo)確定依據(jù)

(1)農(nóng)業(yè)灌溉。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積6.951萬(wàn)hm2(104.27萬(wàn)畝),目前實(shí)際有效灌溉面積6.436萬(wàn)hm2(96.54萬(wàn)畝),設(shè)計(jì)死庫(kù)容1 890萬(wàn)m3,灌溉設(shè)計(jì)保證率為90%,目前隨著農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的推廣以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,灌區(qū)灌溉用水呈下降趨勢(shì),每年在2.2億m3左右。依據(jù)作物種類及生長(zhǎng)季節(jié),以及結(jié)合生態(tài)環(huán)境用水計(jì)算各月灌溉用水量(見表1)。

(2)城市供水。城市供水包括居民生活及工業(yè)生產(chǎn)用水,分為供水一期工程和供水二期工程,供水一期設(shè)計(jì)供水量28萬(wàn)m3/d,供水二期設(shè)計(jì)供水量49萬(wàn)m3/d,合計(jì)設(shè)計(jì)供水量77萬(wàn)m3/d。目前用水過(guò)程參照長(zhǎng)潭水庫(kù)2011年的實(shí)際供水過(guò)程用水量見表1。

(3)生態(tài)環(huán)境用水。在長(zhǎng)潭水庫(kù)的3大功能中,沒(méi)有生態(tài)環(huán)境用水這項(xiàng)功能,但近年來(lái),隨著臺(tái)州市區(qū)水環(huán)境日益惡化,自2007年開始,水庫(kù)額外承擔(dān)了臺(tái)州市核心城區(qū)生態(tài)環(huán)境調(diào)水的功能,并且通過(guò)專門的生態(tài)環(huán)境調(diào)水協(xié)調(diào)小組將此項(xiàng)工作基本常態(tài)化,近幾年專門用于生態(tài)環(huán)境調(diào)水維持在6 000萬(wàn)m3左右。根據(jù)實(shí)際情況,一般將環(huán)境用水和農(nóng)業(yè)灌溉結(jié)合起來(lái)進(jìn)行,這樣可以節(jié)約用水,在每年4—10月考慮灌溉為主結(jié)合生態(tài)用水,在11月至次年4月考慮環(huán)境用水為主結(jié)合灌溉用水。具體用水過(guò)程見表1。

(4)自流灌溉。自流灌溉為水庫(kù)下游附近幾個(gè)村莊生活、生產(chǎn)用水,采用近3 a實(shí)際平均用水過(guò)程,具體用水過(guò)程見表1。

(5)蒸發(fā)量。蒸發(fā)量采用多年平均觀察數(shù)據(jù),具體過(guò)程見表1。

(6)水庫(kù)來(lái)水。水庫(kù)來(lái)水量偏枯年份按照90%的保證率選取(按照水庫(kù)最低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)灌溉保證率90%)。根據(jù)長(zhǎng)潭水庫(kù)多年的實(shí)際來(lái)水過(guò)程排頻計(jì)算,計(jì)算得出 Cv=0.288、Cs=0.3146、Cs/Cv=1.10,經(jīng)查對(duì)與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線比較相近,符合規(guī)定要求[2].,參數(shù) W平均=5.667億m3,查驗(yàn)皮Ⅲ 型分布表得 φ(p=90%)=-1.245,計(jì)算可得設(shè)計(jì)保證率為90%的水庫(kù)入庫(kù)徑流量W(P=90%)=W平均×(Cv×φp+1)=3.635億m3。偏枯典型年按水利年度計(jì)算,即從4月開始至次年3月底,分別選取典型水利年1971—1972年(W=3.645億m3)、1964—1965年(W=3.444億m3)、1979—1980年(W=3.432億m3),以上3個(gè)典型年的平均徑流折算系數(shù)分別為0.9972、1.055 3、1.0592。根據(jù)3個(gè)典型年的折算系數(shù)乘以各月徑流流量,得到年內(nèi)徑流分配過(guò)程(見表2～4)。

表1 長(zhǎng)潭水庫(kù)用水過(guò)程表 萬(wàn)m3

表2 90%來(lái)水典型水利年 (1971—1972年)水量平衡計(jì)算表 萬(wàn)m3

表3 90%來(lái)水典型水利年 (1964—1965年)水量平衡計(jì)算表 萬(wàn)m3

表4 90%來(lái)水典型水利年 (1979—1980年)水量平衡計(jì)算表 萬(wàn)m3

(7)水庫(kù)應(yīng)供水量。各月水庫(kù)應(yīng)供水量為月用水總量與來(lái)水量之差。當(dāng)來(lái)水量大于月用水總量時(shí),表示水庫(kù)未來(lái)來(lái)水量滿足用水需求,水庫(kù)應(yīng)供水量為零;當(dāng)來(lái)水量小于月用水總量時(shí),表示水庫(kù)未來(lái)來(lái)水滿足不了用水需求,水庫(kù)應(yīng)供水量為二者之差。各月數(shù)據(jù)見表2～4,其中計(jì)算得最大3個(gè)月(考慮抗旱期為3個(gè)月,逐月滑動(dòng)累計(jì))應(yīng)供水量為1970年10月、11月、12月這3個(gè)月的累計(jì)值1.095 3億m3。

2.3 指標(biāo)確定

(1)根據(jù)長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告[3].,設(shè)計(jì)死水位為16.05m,依據(jù)國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室《旱限水位(流量)確定辦法》,最大應(yīng)供水量加上死庫(kù)容(1 890萬(wàn)m3)為1.284 3億m3,相應(yīng)庫(kù)水位為24.27m,該水位高于水庫(kù)城鎮(zhèn)供水取水口底高程16.30m。

(2)其他應(yīng)考慮的因素。一方面,根據(jù)長(zhǎng)潭水庫(kù)水電廠發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行最低水頭16 m,即發(fā)電機(jī)組運(yùn)行最低水位為21.05m(下游渠底高程5m),若低于這一水位,發(fā)電機(jī)組振動(dòng)劇烈,不能發(fā)電灌溉,只能通過(guò)5號(hào)支洞放水灌溉,流量受到很大限制,灌溉將受到嚴(yán)重影響。另一方面,長(zhǎng)潭水庫(kù)是臺(tái)州市區(qū)惟一的重要水源,目前受益人口超過(guò)250萬(wàn),供水量已達(dá)到60萬(wàn)m3/d,事實(shí)上城鎮(zhèn)供水已超越農(nóng)業(yè)灌溉,成為水庫(kù)繼防洪之后的一大主要功能。根據(jù)城鎮(zhèn)供水管線設(shè)計(jì),水庫(kù)供水水壓不能過(guò)低,即使是一期供水工程當(dāng)時(shí)也是按照21.05m庫(kù)水位要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[4].。綜合城鎮(zhèn)供水水壓和水電廠發(fā)電灌溉機(jī)組水頭要求,長(zhǎng)潭水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行下限水位一直為21.05m。

因而考慮在21.05m的基礎(chǔ)上加上3個(gè)月最大供應(yīng)水量(1.095 3億m3)為1.815 3億m3,對(duì)應(yīng)庫(kù)水位為26.78m。綜合考慮,長(zhǎng)潭水庫(kù)旱限水位取26.78m。

3 結(jié) 語(yǔ)

有城鎮(zhèn)供水和灌溉任務(wù)的大型水庫(kù)一般都為多年調(diào)節(jié)與綜合利用的水庫(kù),確立旱限水位時(shí)應(yīng)本著以人為本的思想,首先以滿足居民基本用水需求為第一準(zhǔn)則;其次不僅要考慮干旱預(yù)警期內(nèi)的情況,還需適當(dāng)為預(yù)警期以后的抗旱問(wèn)題留有余地。

[1].中華人民共和國(guó)水利部水文局.水庫(kù)旱限水位 (流量)確定辦法 [R]..北京:國(guó)家防汛抗旱總指揮部,2011.

[2].劉光文.水文分析與計(jì)算 [M]..南京:河海大學(xué)出版社,1997.

[3].袁文喜.長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 [R]..杭州:浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2002.

[4].黃志強(qiáng).長(zhǎng)潭水庫(kù)控制運(yùn)用計(jì)劃[R]..臺(tái)州:長(zhǎng)潭水庫(kù)管理局,2011.