綜合利用水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算的幾種方法

熊 佳，彭揚(yáng)平

(廣東珠榮工程設(shè)計(jì)有限公司，廣州 510610)

綜合利用水庫在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，擔(dān)負(fù)著較多類型興利任務(wù)，在不同任務(wù)當(dāng)中，在用水要求以及設(shè)計(jì)保證率方面具有著不同的要求。同水庫所具有的單一任務(wù)特征相比，綜合利用水利在興利調(diào)節(jié)計(jì)算當(dāng)中因不同設(shè)計(jì)保證率以及多種用水要求的存在，也將因此對興利庫容確定以及調(diào)節(jié)計(jì)算工作的開展帶來了一定的難度[1]。在該種情況下，在實(shí)際水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算當(dāng)中，則分別使用了保守庫容挑大、主要任務(wù)選定庫容以及簡便化算保證率這幾種方式進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。在下文中，將以某水庫實(shí)例為對象，根據(jù)該水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算對這幾種不同方式在使用方面的差異進(jìn)行比較分析，并對未來這部分方式實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中需要注意的問題進(jìn)行提出。

1 工程概述

我國南部某水庫，該水庫壩址以上的集水面積為60.6km2，多年平均降水量為1307mm。在計(jì)算水庫徑流方面，主要通過水文比擬方式的應(yīng)用進(jìn)行計(jì)算處理。多年來，該水庫平均來水量為3600萬m3，P=90%情況下枯水年來水量為2180萬m3，P=95%枯水年來水量1880萬m3，P=97%枯水年來水量1802萬m3。

該水庫是一種工業(yè)供水為主、城鎮(zhèn)供水為輔的中型水庫，其總庫容為2007萬m3。其中，城鎮(zhèn)供水量為500萬m3，保證率為95%。工業(yè)供水量為1560萬m3，保證率為97%，下放環(huán)境水根據(jù)長時(shí)間該地區(qū)的平均來水量考慮為370萬m3，保證率設(shè)計(jì)為90%。

2 興利調(diào)節(jié)計(jì)算

在聯(lián)系規(guī)范以及以往工作當(dāng)中經(jīng)常使用方式的基礎(chǔ)上，以以下3種方式對該水庫的進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算：

2.1 簡便化算保證率法

為了對多級調(diào)節(jié)情況下所需的有效庫容進(jìn)行初步確定，在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，將根據(jù)單級調(diào)節(jié)思路對一個(gè)經(jīng)過化算的保證率進(jìn)行擬定，在同多級用水量之和作為已知條件的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對應(yīng)有效庫容的確定。根據(jù)該水庫供水任務(wù)，其具有3個(gè)不同的保證率以及不同保證率對應(yīng)的需水量，將其分別設(shè)為P1、P2、P3以及q1、q2、q3。在此情況下，則可以將該水庫的三級調(diào)節(jié)條件設(shè)定為：(P1，q1)、(P2，q2)、(P3，q3)。此時(shí)，化算保證率P化即為：

(1)

根據(jù)該式進(jìn)行計(jì)算后，可以獲得該水庫多級用水總量為2430萬m3，化算保證率為95.5%，根據(jù)該條件，在以單一任務(wù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，可以獲得該水庫所需興利的庫容為1560萬m3。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 簡便化算保證率法計(jì)算成果

2.2 保守庫容挑大法

在不同的用水要求情況下，具有著不同的設(shè)計(jì)保證率。在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)來水保證率同用水保證率相比較小時(shí)，即允許供水遭到破壞。在該思路下，則可以將不同用水情況根據(jù)其不同高低保證率進(jìn)行排序處理，即先對低保證率情況下用水均滿足情況下的庫容進(jìn)行計(jì)算，之后再以逐級的方式對高保證率情況進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)，對于低保證率用水，將以來水遞減的原則對其所需的興利庫容進(jìn)行計(jì)算。在該原則的基礎(chǔ)上，即可以對多級保證率實(shí)際情況下所需的有效庫容進(jìn)行獲得，將其中的大致作為實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中的有效庫容[2-4]。

在實(shí)際處理中，根據(jù)該水庫三級不同的用水情況以及系列用水、來水情況對以下幾種情況的興利需求庫容進(jìn)行計(jì)算：

1)第一種方案，即在環(huán)境水保證率P=90%的情況下，城鎮(zhèn)、環(huán)境以及工業(yè)方面的用水需求都能夠得到滿足，其中，各級用水量分別為500、360以及1560萬m3。

2)第二種方案，在城鎮(zhèn)用水保證率P=95情況下工業(yè)以及城鎮(zhèn)在用水方面的需求能夠得到滿足，環(huán)境水方面，則將根據(jù)P=90%以及P=95%來水差異逐漸遞減。此時(shí)，對其遞減系數(shù)進(jìn)行計(jì)算或?yàn)?.87，此時(shí)，工業(yè)以及城鎮(zhèn)用水量保持不變，即依然為1560萬m3以及500萬m3，而環(huán)境用水則將減少為313萬m3。

3)第三種方案，在工業(yè)用水保證率P=97%情況下，在這幾種用水方式下，僅僅工業(yè)用水的需求能夠得到滿足，環(huán)境水方面，則將根據(jù)P=90%以及P=97%差異情況逐漸遞減，其遞減系數(shù)為0.79，此時(shí)，環(huán)境水則將減少為284萬m3。城鎮(zhèn)用水方面，根據(jù)P=95%以及P=97%差異情況逐漸遞減，其遞減系數(shù)為0.91，城鎮(zhèn)用水因此減少為455萬m3。在此過程當(dāng)中，工業(yè)用水量值不變，依然為1560萬m3。

根據(jù)上述幾種情況計(jì)算后，可以獲得興利調(diào)節(jié)成果如表2所示。

表2 庫容挑大法計(jì)算成果

從上表當(dāng)中數(shù)據(jù)的研究與分析可以了解到，在將最大保證率為計(jì)算保證率、將保證率用水考慮來水差異進(jìn)行扣減處理后，即能夠獲得最大的興利庫容成果，此時(shí)調(diào)節(jié)庫容為1510萬m3。

2.3 主要任務(wù)選定庫容法

在該方式實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，不會(huì)對次要用水部門的設(shè)計(jì)保證率問題進(jìn)行考慮。具體用水要求方面，在實(shí)際調(diào)節(jié)計(jì)算環(huán)節(jié)將根據(jù)全部滿足進(jìn)行處理。此時(shí)，則可以直接在來水當(dāng)中扣除次要用水部門用水，而其余用水保證率則可以通過庫容挑大或簡便化算保證率法進(jìn)行計(jì)算調(diào)節(jié)處理[5]。

同工業(yè)以及城鎮(zhèn)用水相比，環(huán)境水不僅用水量小，其保證率低，可以將其視為次要用水部門在來水當(dāng)中扣除。在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，可以將其分為以下兩種情況：第一種方案，即工業(yè)用水量為1560萬m3、城鎮(zhèn)用水為500萬m3，以簡便化算保證率法對兩者的保證率進(jìn)行計(jì)算，獲得保障率值為95.4%。第二種方案，即工業(yè)用水為1560萬m3，城鎮(zhèn)用水以P=95%、P=97%來水差異逐漸遞減，其遞減系數(shù)為0.88，城鎮(zhèn)用水方面，按照P=97%計(jì)算，獲得成果如表3所示。

表3 主要任務(wù)選定庫容法計(jì)算成果

3 水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算成果

在以上述幾種方式進(jìn)行計(jì)算后，獲得的成果如表4所示。

表4 不同方法興利庫容成果

從上述結(jié)果可以了解到，在3種不同的方式當(dāng)中，在使用保守庫容挑大法進(jìn)行計(jì)算后獲得的庫容最小，主要任務(wù)選定庫容法最大，而簡便化算保證率法居中。從簡便化算保證率法過程看來，其在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中所具有的理論依據(jù)存在著一定的不足，從直觀層面看來是一種折中的效果，并能夠應(yīng)用在分析當(dāng)中。而在主要任務(wù)選定庫容方式中，其在來水中扣除的情況下即能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境水保證率的提升，將以此存在加大調(diào)節(jié)庫容的情況[6-8]。在經(jīng)過綜合分析之后，確定以保守庫容挑大法作為最終結(jié)果。

4 結(jié) 語

1)從簡便化算保證率多級保證率化算為單一保證率過程看來，其是一種根據(jù)流量為權(quán)重的加權(quán)平均保證率，在理論依據(jù)方面存在著不充分情況，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，需要根據(jù)任務(wù)實(shí)際供水量設(shè)計(jì)保證率以及比例對結(jié)果進(jìn)行判定，從直觀層面看來其是一種相對折中的方案，所獲的成果可以應(yīng)用在分析當(dāng)中。

2)在主要任務(wù)選定庫容法計(jì)算當(dāng)中，不會(huì)對次要用水部門的設(shè)計(jì)保證率進(jìn)行考慮，在將其用水從來水中扣除的情況下，即以人為的方式對次要用水的保證率進(jìn)行加大，并因此獲得了偏大的成果。該方式并不適合應(yīng)用在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中，如果確實(shí)使用，則可以使用在次要用水量比例非常小、且具有較高保障率的情況下。

3)保守庫容跳大法在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中具有著較為清晰的概念，在取用折減系數(shù)方面也具有著一定的理論基礎(chǔ)，可以將其應(yīng)用為綜合利用水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算的主要方式。

[1]劉建軍,高金燕,張秀梅.桃林口水庫汛限水位調(diào)整與蓄水關(guān)系[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2015(01)：67-68.

[2]楊愛平.水庫興利設(shè)計(jì)保證率的設(shè)計(jì)分析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2012(04)：54-56.

[3]朱鳳林,羅海龍.白石水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011(11)：22-25.

[4]張民,譚濤,馮慶剛.安丘市下株梧水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算[J].山東水利，2010(08)：102-106.

[5]賈志峰,富飛.水庫興利調(diào)節(jié)及調(diào)洪計(jì)算的程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2010(12)：21-24.

[6]楊菊香.高紅水庫工程旁引庫與攔河庫聯(lián)合興利調(diào)節(jié)計(jì)算與研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2009(02)：30-32.

[7]苗利芳,石政華,徐瓊.興利調(diào)節(jié)計(jì)算自動(dòng)化模型的建立與實(shí)踐[J].治淮，2011(12)：19-22.

[8]賀新春,李杰,龐立新.多水庫聯(lián)合興利調(diào)節(jié)計(jì)算方法與模型研究[J].廣東水利水電，2008(02)：69-70.