備用水源水庫(kù)的備用庫(kù)容及可供水量的計(jì)算方法

張 雪

(深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518020)

水是一切生命賴(lài)以生存、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少和不可替代的重要自然資源。深圳是珠江下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的集聚地之一，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密度高、城市化發(fā)展迅速，其供水水源具有數(shù)量多、供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、供水保證率要求高、供需矛盾突出等特點(diǎn)，這就要求深圳具有一定數(shù)量的備用水源水庫(kù)，以提高城市水源應(yīng)急能力。這些水源水庫(kù)通常具有較大的庫(kù)容，正常情況下，水庫(kù)僅利用部分庫(kù)容供給一定數(shù)量的城市用水，多余來(lái)水存于水庫(kù)多年庫(kù)容中，在非常情況下，啟用多年庫(kù)容中的水用于應(yīng)急。

政府部門(mén)通常需要知道已建水庫(kù)在供水量一定的情況下，有多少的多年庫(kù)容用于儲(chǔ)備備用水源，或者當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)水庫(kù)可提供多少備用水源。因此，本文以洞梓水庫(kù)為例，提出一套求解無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料地區(qū)的備用水源水庫(kù)備用庫(kù)容及可供水量的計(jì)算方法[1]。

1 洞梓水庫(kù)概況

洞梓水庫(kù)位于壩光村江屋山水上游，控制流域面積2.74km2。水庫(kù)死水位31.20m，死庫(kù)容20.0萬(wàn)m3；正常蓄水位58.40m，相應(yīng)庫(kù)容525.10萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)洪水位60.07m，校核洪水位60.53m，總庫(kù)容588.0萬(wàn)m3，屬小(1)型水庫(kù)。洞梓水庫(kù)為大鵬半島供水系統(tǒng)的一部分，取水水源有2個(gè)，其一截取本地江屋山水，其二通過(guò)壩光支線引水工程取大鵬支線引調(diào)的東江水源。水庫(kù)主要任務(wù)是在東部供水工程檢修期向壩光片區(qū)供水及枯水期向下游河道補(bǔ)水，同時(shí)考慮東部供水工程或壩光支線發(fā)生事故時(shí)水庫(kù)作為應(yīng)急水源向壩光水廠供水，壩光水廠取水規(guī)模為8萬(wàn)m3/d，檢修期為30d，檢修期供水水量為240萬(wàn)m3。

2 水庫(kù)來(lái)水量分析

洞梓水庫(kù)無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料，徑流的分析計(jì)算采用《廣東省水文圖集》徑流深等值線圖，水庫(kù)多年平均徑流深h=1100mm。水庫(kù)年徑流變差系數(shù)Cv=0.38，Cs=2Cv。由此推算水庫(kù)不同保證率下的設(shè)計(jì)年徑流量見(jiàn)表1。

表1 洞梓水庫(kù)不同保證率下設(shè)計(jì)年徑流量 萬(wàn)m3

徑流總量由地下徑流量和地面徑流量組成。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，地下徑流量為徑流總量的10%，并按月平均分配。地面徑流量與降雨量密切相關(guān)，按典型年降雨進(jìn)行分配。降雨年內(nèi)分配根據(jù)頻率計(jì)算成果，選取接近不同保證率降雨量且對(duì)工程較不利的典型年作為設(shè)計(jì)代表年。根據(jù)徑流總量的組成情況，計(jì)算工程不同設(shè)計(jì)保證率下年徑流量年內(nèi)分配情況，見(jiàn)表2。

表2 洞梓水庫(kù)各典型年徑流年內(nèi)分配過(guò)程

3 用水量分析

3.1 生活用水

水庫(kù)每年10月供壩光園區(qū)生活用水量8萬(wàn)m3/d，供水30d。

3.2 生態(tài)用水

水庫(kù)每年枯水期(10月～次年3月)下放生態(tài)用水量0.135萬(wàn)m3/d。

3.3 水量損失

水量損失包括水面蒸發(fā)損失和滲漏損失。水庫(kù)蒸發(fā)損失逐月分配比及水庫(kù)逐月蒸發(fā)水深見(jiàn)表3。水庫(kù)的滲漏損失主要取決于庫(kù)區(qū)壩址地質(zhì)條件、庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件等因素，洞梓水庫(kù)庫(kù)區(qū)的水文地質(zhì)條件中等，水庫(kù)滲漏水量按當(dāng)月水庫(kù)蓄水容積的1.5%估算[2]。

4 可供水量分析

由于洞梓水庫(kù)興利庫(kù)容為505.10萬(wàn)m3，正常年運(yùn)用僅需供水264.63萬(wàn)m3(生活用水及生態(tài)用水)，因此水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，其庫(kù)容由多年庫(kù)容和年庫(kù)容組成。通常情況下水庫(kù)多年來(lái)水蓄存于多年庫(kù)容，僅由年庫(kù)容供水，而在非常運(yùn)用時(shí)期需要啟用多年庫(kù)容用于應(yīng)急供水，因此，需分別進(jìn)行正常年運(yùn)用和非正常年運(yùn)用2種工況下的水量平衡[3]。

表3 水庫(kù)庫(kù)面蒸發(fā)損失計(jì)算

4.1 正常年運(yùn)用

4.1.1 原理

正常情況下，水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，采用多年調(diào)節(jié)計(jì)算。多年調(diào)節(jié)水庫(kù)興利庫(kù)容的確定，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法中的合成庫(kù)容法[4-7]：①假定水庫(kù)的用水量，則調(diào)節(jié)系數(shù)α0=水庫(kù)用水量M用/多年平均年徑流量W0；②采用普列什柯夫線圖解法，查得設(shè)計(jì)供水保證率P=97%時(shí)，多年庫(kù)容系數(shù)β多，算得多年庫(kù)容V多=β多×W0；③進(jìn)行水庫(kù)年調(diào)節(jié)計(jì)算，選取年來(lái)水量恰好等于年用水量的年份作為典型年進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，通過(guò)已知的興利庫(kù)容，求出假定取水量條件下必備的興利庫(kù)容。④與設(shè)計(jì)興利庫(kù)容相比是否相等，若不等，則重新假定返回①，否則假定正確。

4.1.2 實(shí)例應(yīng)用

假定水庫(kù)用水量為341.29萬(wàn)m3，則調(diào)節(jié)系數(shù)α0=水庫(kù)用水量341.29萬(wàn)m3/(水庫(kù)多年平均徑流量301.4萬(wàn)m3+境外引水量165.10萬(wàn)m3)=0.73；多年庫(kù)容系數(shù)β多由α0、Cv=0.38及供水保證率P=97%，在普列什柯夫線解圖查得為0.49，求得多年庫(kù)容為V多=β多×W0=0.49×(水庫(kù)多年平均徑流量301.4萬(wàn)m3+境外引水量165.10萬(wàn)m3)=228.17萬(wàn)m3；年庫(kù)容的計(jì)算經(jīng)水量平衡計(jì)算得到，來(lái)水量等于水庫(kù)假定的用水量341.29萬(wàn)m3，其中水庫(kù)天然來(lái)水量176.19萬(wàn)m3，境外引水量165.10萬(wàn)m3，來(lái)水量年內(nèi)分配取多年平均年內(nèi)分配，水庫(kù)用水量包括壩光支線檢修期生活供水240萬(wàn)m3及枯水期生態(tài)補(bǔ)水量24.63萬(wàn)m3，根據(jù)以上的來(lái)、

用水過(guò)程，經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算，推求年調(diào)節(jié)庫(kù)容V年=276.93萬(wàn)m3，水庫(kù)年調(diào)節(jié)計(jì)算見(jiàn)表4[8]；多年調(diào)節(jié)計(jì)算見(jiàn)表5，水庫(kù)興利庫(kù)容為V多年+V年=228.17+276.93=505.10萬(wàn)m3，與水庫(kù)實(shí)際興利庫(kù)容一致，則假定用水量正確，水庫(kù)興利庫(kù)容蓄水示意圖如圖1所示。

圖1 洞梓水庫(kù)正常年運(yùn)用蓄水示意圖

表4 洞梓水庫(kù)年調(diào)節(jié)計(jì)算成果(P=97%，α=0.73)

表5 洞梓水庫(kù)多年調(diào)節(jié)計(jì)算成果

表6 洞梓水庫(kù)枯水年(P=97%)水量平衡計(jì)算成果

4.2 非正常年運(yùn)用

非正常年運(yùn)用時(shí)，需動(dòng)用水庫(kù)備用水源，即多年庫(kù)容中儲(chǔ)備的水，因此水庫(kù)采用年調(diào)節(jié)計(jì)算，分別計(jì)算不同保證率下水庫(kù)的可供水量，以枯水年供水保證率P=97%為例，水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算見(jiàn)表6。

4.3 水庫(kù)備用庫(kù)容及可供水量成果

根據(jù)多年調(diào)節(jié)和年調(diào)節(jié)計(jì)算可以得到洞梓水庫(kù)的備用庫(kù)容和不同保證率下的可供水量，成果見(jiàn)表7。

表7 洞梓水庫(kù)備用庫(kù)容及可供水量成果

正常年運(yùn)用時(shí)，本地年取水176.19萬(wàn)m3，水庫(kù)多年庫(kù)容228.17萬(wàn)m3用以?xún)?chǔ)備應(yīng)急備用水源。

非正常年運(yùn)用時(shí)，保證率97%時(shí)，備用可供水量235.35萬(wàn)m3，可供水29d；保證率50%時(shí)，備用可供水量261.98萬(wàn)m3，可供水32d；保證率10%時(shí)，備用可供水量307.50萬(wàn)m3，可供水38d。

5 結(jié)論

本文以洞梓水庫(kù)為例，提出一套求解無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料地區(qū)的備用水源水庫(kù)備用庫(kù)容及可供水量的計(jì)算方法，可求得正常年運(yùn)用和非常年運(yùn)用工況下水庫(kù)的備用庫(kù)容和備用可供水量，為政府部門(mén)開(kāi)展應(yīng)急備用水源建設(shè)提供理論依據(jù)，對(duì)同類(lèi)型的備用水庫(kù)水利規(guī)劃計(jì)算有一定的參考性。