以瀑河水庫為例實施跨流域調(diào)水需水量分析

□楊柳悅

瀑河水庫是一座以防洪為主兼灌溉等綜合利用的中型水庫，控制流域面積263km2，總庫容8592 萬m3，調(diào)洪庫容7024 萬m3，興 利 庫 容2386 萬m3，死 庫容113 萬m3。由于水庫上游連年干旱少雨，來水量大幅度減少，致使水庫近年來一直處于干涸狀態(tài)，水庫效益無法發(fā)揮，水庫及下游河道生態(tài)環(huán)境惡化。安格莊水庫是大清河北支中易水上的控制工程，控制流域面積476km2，總庫容2.86 億m3（除險加固后），是以防洪、灌溉為主的大（Ⅱ）型水利樞紐工程。紫荊關(guān)“五一渠”渠首位于拒馬河紫荊關(guān)上游2km 處，渠道經(jīng)紫荊關(guān)至黃土嶺入中易水北支，全長2.65km，跨流域引水進入安格莊水庫。安格莊水庫水資源量相對豐富，將安格莊水庫富余水量相繼引入瀑河水庫，是解決瀑河水庫一系列生態(tài)問題的有效途徑，將進一步改善瀑河水庫及下游河道的生態(tài)環(huán)境。

1.瀑河水庫天然年徑流

瀑河水庫控制流域面積內(nèi)有瀑河水庫站和水庫上游控制流域面積的塘湖站兩處水文站。瀑河水庫站設(shè)立至今有連續(xù)的水位、出流等觀測項目。塘湖站有自1956 年建站以來1956～1968年連續(xù)9 年的觀測資料。收集了包括《海河流域大清河系水文年鑒》《瀑河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》在內(nèi)的瀑河水庫徑流資料系列，采用多種方法對資料系列進行可靠性、一致性、代表性審查?？紤]到人類活動對水資源量的影響，為使河川徑流及分區(qū)水資源量計算成果基本反映天然狀況，并使資料系列具有一致性，滿足采用數(shù)理統(tǒng)計方法的分析計算要求，要對測站以上受人類活動影響，消耗、減少、增加的水量進行還原。

水庫上游還原水量，考慮水庫上游用水，從外流域引水回歸水量，采用分項調(diào)查法，對水庫徑流系列進行還原計算。據(jù)統(tǒng)計，瀑河水庫上游主要用水戶為農(nóng)業(yè)灌溉、人畜飲水、工業(yè)用水等。根據(jù)流域內(nèi)涉及的村莊人口、牲畜、耕地、工業(yè)統(tǒng)計結(jié)果，得到流域內(nèi)用水戶的基礎(chǔ)資料，耗水定額根據(jù)實際調(diào)查分析，最終確定不同用水戶的耗水量。外流域引水的回歸水量由引水量乘以灌溉回歸系數(shù)得到，通過分析，灌區(qū)在瀑河流域內(nèi)回歸系數(shù)為0.2。

根據(jù)水庫反推入庫徑流與上游用水量還原結(jié)果得到瀑河水庫1961～2014 年天然年徑流系列。采用P－Ⅲ型曲線進行統(tǒng)計參數(shù)分析，頻率曲線見圖1。經(jīng)適線調(diào)整后得天然年徑流特征值及不同保證率徑流量，設(shè)計成果見表1。

2.瀑河水庫入庫徑流

在計算天然徑流時，對上游耗水量和外流域引水量進行了還原，因此在天然系列中扣除水庫上游不同水平年的農(nóng)業(yè)灌溉和人畜飲水、工業(yè)用水，并計入不同水平年易水灌區(qū)和勝利南渠引安格莊水庫進行灌溉的回歸水量，得到相應(yīng)各水平年的入庫徑流量。瀑河水庫入庫年徑流成果見表2。

3.瀑河水庫下游用水量分析

瀑河水庫下游用水主要為灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水。水庫下游有于莊、謝坊和利民等3 個灌區(qū)。灌區(qū)建成后，自2000 年以來，瀑河水庫上游流域大部分年限均為枯水年，水庫入庫徑流均為0，水庫多年處于干枯狀態(tài)。因此下游灌區(qū)不斷萎縮，地表水灌溉逐年減少。水庫下游瀑河河道常年處于干涸狀態(tài)。

根據(jù)《河北省主要農(nóng)作物灌溉用水年內(nèi)分配》分析結(jié)果，瀑河水庫下游灌區(qū)屬于京廣北區(qū)，主要作物是冬小麥、早秋作物、晚秋作物、經(jīng)濟作物。

根據(jù)河北省地方標準《用水定額》（DB13 /T116.1-2013），結(jié)合農(nóng)業(yè)分區(qū)、土壤、當(dāng)?shù)貙嶋H條件，確定項目區(qū)內(nèi)農(nóng)作物灌溉用水定額。

圖1 瀑河水庫站天然年徑流頻率曲線

4.瀑河水庫需外調(diào)水量分析

瀑河水庫自2000 年以來多半處于干庫狀態(tài)，庫區(qū)及下游河道生態(tài)嚴重惡化。本次分析中，考慮水庫本流域來水量主要用于下游農(nóng)業(yè)灌溉，安格莊水庫向瀑河水庫所調(diào)水量主要用于補充瀑河水庫自身生態(tài)蓄水及水庫下游至徐水縣城段瀑河河道景觀用水。瀑河水庫除險加固工程完成以后，水庫防滲高程38.5m，因此考慮補充維持庫水位38m。下游段河道景觀用水量主要采用槽蓄法進行計算。

本次工程位于太行山迎風(fēng)區(qū)，根據(jù)《水資源供需預(yù)測分析技術(shù)規(guī)范》（SL429－2008），河道內(nèi)最小生態(tài)環(huán)境需水量，以及維持水庫下游至城區(qū)段水面面積，分析單位水面面積蒸發(fā)和滲漏損失，適當(dāng)考慮改善水質(zhì)的換水要求，對擬定水面面積的補水定額進行預(yù)測。

主要計算公式為：

水面蒸發(fā)需水量We

式中：We—水面蒸發(fā)蓄水量（m3/a）；

A1—水面面積（hm2）；

Ee—水面蒸發(fā)量（mm/a）。

滲漏需水量WL

式中：WL—滲漏需水量（m3/a）；

K—經(jīng)驗系數(shù)。

河道環(huán)境需水量W基

式中：W基—河道環(huán)境需水量（m3/a）；

H—平均水深。

經(jīng)分析瀑河水庫用水及瀑河景觀用水量為1450 萬m3/a。綜合輸水系數(shù)取0.75，則每年需從安格莊水庫調(diào)水1933 萬m3。

5.瀑河水庫外調(diào)水原則

將安格莊水庫多余的水量相繼引入瀑河水庫，改善瀑河水庫及其下游的生態(tài)環(huán)境，具體調(diào)水原則為：當(dāng)安格莊水庫棄水量＞瀑河水庫及其下游河道生態(tài)需水時，根據(jù)瀑河水庫及其下游河道生態(tài)需水量確定調(diào)水量；當(dāng)安格莊水庫棄水量＜瀑河水庫及其下游河道生態(tài)需水時，根據(jù)安格莊水庫棄水量確定調(diào)水量；根據(jù)安格莊水庫興利調(diào)節(jié)成果，棄水多發(fā)生在5 月～8 月，需合理確定工程調(diào)水時段。

6.取得結(jié)論

將安格莊水庫多余水量相繼調(diào)入瀑河水庫，可提高水資源綜合調(diào)度能力，補充瀑河水庫及其下游生態(tài)用水，進一步完善保定水網(wǎng)連通體系，促進生態(tài)文明建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。本文以瀑河水庫為例，對瀑河水庫本流域自產(chǎn)水量及用水量，水庫及下游河道生態(tài)需水所需外調(diào)水量進行了分析論證，討論跨流域調(diào)水工程中受水區(qū)水量的合理利用?！?/p>

表1 瀑河水庫天然年徑流成果表 單位：萬m3

表2 瀑河水庫入庫年徑流成果表