多功能水庫(kù)水量調(diào)度方案初步分析

梁 云 孫 濤

（1.中水三立數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司 合肥 230000 2.中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司合肥 230000）

1 引言

水庫(kù)建設(shè)的主要目的是除水害和興水利兩方面，水庫(kù)的蓄水與泄洪是矛盾的統(tǒng)一體。其中興利調(diào)節(jié)計(jì)算以實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以滿(mǎn)足防洪調(diào)度為前提，依據(jù)生產(chǎn)、生活及生態(tài)各類(lèi)用水量需求，利用水庫(kù)重新分配入庫(kù)水量所進(jìn)行的計(jì)算。水庫(kù)水量調(diào)度是運(yùn)用興利調(diào)度計(jì)算方法，最大限度的提高水庫(kù)的可供水量，充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合效益。本文興利調(diào)度計(jì)算采用時(shí)歷法。時(shí)歷法是將過(guò)去實(shí)測(cè)水文數(shù)據(jù)按時(shí)歷順序排列后直接用于調(diào)節(jié)計(jì)算，以水量平衡方程為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行計(jì)算方法。

2 水庫(kù)工程概況

湖漫水庫(kù)是溫嶺市最大的水庫(kù)，其功能是以城市供水為主，兼顧防洪調(diào)蓄、農(nóng)業(yè)灌溉、生產(chǎn)養(yǎng)殖等多種功能。水庫(kù)壩址以上集雨面積約32.48km2，其中肖溪引水渠道面積4.88km2，水域面積3.19km2；水庫(kù)總庫(kù)容3517 萬(wàn)m3；水庫(kù)正常蓄水位為20.50m（1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同），相應(yīng)庫(kù)容為2671萬(wàn)m3；汛限水位19.97m，汛限庫(kù)容2517 萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)采用100年一遇，設(shè)計(jì)水位22.08m，相應(yīng)庫(kù)容3205 萬(wàn)m3；校核采用2000年一遇，校核水位22.83m，相應(yīng)庫(kù)容3517 萬(wàn)m3。

溫嶺市多年平均降雨量1609mm，降水量年際變化較大，且年內(nèi)分配也不均勻，3—4月主要為春雨，約占年降水的15%；降水主要集中在5—9月，其中5—6月份主要是梅雨，占年降水的27%；7—9月主要是臺(tái)風(fēng)雨，常產(chǎn)生地區(qū)洪澇災(zāi)害，占年降水的35%；10月—翌年2月，降水少，約占年降水的23%左右。

3 水庫(kù)水量調(diào)度方案設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算基本原理

水量調(diào)度以興利調(diào)度計(jì)算為基礎(chǔ)，采用水量平衡方程：

式中：W末—計(jì)算時(shí)段末的水庫(kù)蓄水量；

W初－計(jì)算時(shí)段初的水庫(kù)蓄水量；

W入－計(jì)算時(shí)段的入庫(kù)水量；

W供－計(jì)算時(shí)段的水庫(kù)供水量；

W蒸滲－計(jì)算時(shí)段的蒸發(fā)滲漏量；

W棄－計(jì)算時(shí)段的棄水量，由水位庫(kù)容關(guān)系和水位泄洪量關(guān)系計(jì)算得出。

3.2 基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)備

（1）水庫(kù)的各個(gè)特征水位：包括死水位、汛期限制水位、正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位。

（2）水庫(kù)的水位、庫(kù)容、泄流能力關(guān)系。

（3）歷年以月為步長(zhǎng)的入庫(kù)徑流量、水庫(kù)規(guī)劃供水量及安全泄流量，水庫(kù)的蒸發(fā)量與滲漏損失量。

（4）規(guī)劃設(shè)計(jì)的興利與防洪調(diào)度原則。

（5）水量調(diào)度的可實(shí)現(xiàn)的各種非工程措施和工程措施。

3.3 水庫(kù)水量調(diào)度原則

（1）水庫(kù)水量調(diào)度服從防洪調(diào)度。

（2）水量調(diào)度的起調(diào)月份為每年4月。

（3）水庫(kù)汛期的防洪調(diào)度具體原則為：水位在汛限水位以下，蓄水直至庫(kù)水位達(dá)到汛限水位；水位在汛限水位以上若入庫(kù)流量小于209m3/s，則將來(lái)水全部棄掉,水位保持汛限水位；若入庫(kù)流量大于或等于209m3/s，則泄流209m3/s。

（4）水庫(kù)控制水位具體原則為：汛期水位19.97m，相應(yīng)庫(kù)容2515 萬(wàn)m3；非汛期水位21.79m，相應(yīng)庫(kù)容3178 萬(wàn)m3；運(yùn)行控制最低水位9.47m，相應(yīng)庫(kù)容304 萬(wàn)m3。

3.4 設(shè)計(jì)的方案

3.4.1 基準(zhǔn)方案

在水庫(kù)現(xiàn)有工況與實(shí)際運(yùn)行條件下，選取1996—2016年實(shí)際入庫(kù)徑流量為計(jì)算基礎(chǔ)，起調(diào)水位為19.97m，汛限水位、死水位分別為19.97m 和9.47m，其下游河道安全泄量為209m3/s，作為水庫(kù)水量調(diào)度的基準(zhǔn)方案。

3.4.2 非工程措施方案

湖漫水庫(kù)100年一遇的降雨匯流時(shí)間大約為2.18h，結(jié)合降雨預(yù)報(bào)，水庫(kù)的預(yù)泄水量約為282萬(wàn)m3。汛限水位可動(dòng)態(tài)控制調(diào)整為20.88m，考慮湖漫水庫(kù)溢洪道等相關(guān)下泄工程高程，汛期蓄水水位最高可調(diào)整為20.47m。

選取1996—2016年實(shí)際入庫(kù)徑流量為計(jì)算基礎(chǔ)，起調(diào)水位為19.97m，汛限水位、死水位分別為20.47m 和9.47m，其下游安全泄量為359m3/s，作為水庫(kù)水量調(diào)度方案①。

3.4.3 工程措施方案（見(jiàn)表1）

表1 水庫(kù)水量調(diào)度方案計(jì)算結(jié)果匯總表（單位：萬(wàn)m3）

（1）改變水庫(kù)死水位

通過(guò)死水位下設(shè)增建引水設(shè)施等工程措施，改變湖漫水庫(kù)死水位，增加死庫(kù)容利用，初設(shè)湖漫水庫(kù)死水位降低至4.47m，對(duì)應(yīng)死庫(kù)容為2 萬(wàn)m3，增加可以利用死庫(kù)容為302 萬(wàn)m3。

選取1996—2016年實(shí)際入庫(kù)徑流量為計(jì)算基礎(chǔ)，起調(diào)水位為19.97m，汛限水位、死水位分別為19.97m 和4.47m，其下游河道安全泄量為209m3/s，作為水庫(kù)水量調(diào)度方案②。

（2）增加水庫(kù)入庫(kù)徑流量

通過(guò)在湖漫流域周邊建設(shè)截洪溝引水和湖漫水庫(kù)與白溪水庫(kù)聯(lián)合調(diào)水等工程措施，增加流入水庫(kù)的入庫(kù)徑流量。其中，截洪溝引水工程包括截洪溝、前池、泵站和引水管道等工程建設(shè)；湖漫水庫(kù)與白溪水庫(kù)聯(lián)合調(diào)水工程包括調(diào)水管道和泵站等工程建設(shè)。截洪溝引水工程根據(jù)多年多年平均徑流深906mm 和截流面積4.8 萬(wàn)m2，初核算截洪溝徑流量約為2.6 萬(wàn)m3（按60%的收集率）；白溪水庫(kù)外區(qū)域供水按7000m3/d 計(jì)，年均可供水量為256 萬(wàn)m3。由于同在一個(gè)區(qū)域，降雨過(guò)程大致相同。核算工程措施可增加入庫(kù)徑流量約為占原有入庫(kù)徑流量的10%。

選取1996—2016年實(shí)際入庫(kù)徑流量為計(jì)算基礎(chǔ)，入庫(kù)徑流量增加10%，起調(diào)水位為19.97m，汛限水位、死水位分別為19.97m 和9.47m，其下游河道安全泄量為209m3/s，作為水庫(kù)水量調(diào)度方案③。

3.4.4 聯(lián)合措施方案

聯(lián)合措施的方案是非工程措施和工程措施聯(lián)合作用，具體包括方案④為聯(lián)合方案②和方案③，下設(shè)死水位為4.47m，增加10%入庫(kù)徑流量；方案⑤為聯(lián)合方案①和方案②，汛限水位提高為20.47m，下設(shè)死水位為4.47m；方案⑥為聯(lián)合方案①和+方案③，汛限水位提高為20.47m，增加10%入庫(kù)徑流量；方案⑦為聯(lián)合方案①和方案④，汛限水位提高為20.47m，下設(shè)死水位為4.47m，增加10%入庫(kù)徑流量。

4 水庫(kù)水量調(diào)度方案初步分析

其中供水保證率由計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)出供水被破壞的年數(shù)求得，即供水保證率P 計(jì)算公式為：

P=（N總-N破）/（N總+1）×100%

式中：N總－計(jì)算總年數(shù)；

N破－破壞年數(shù)。

由水庫(kù)水量調(diào)度方案計(jì)算結(jié)果（表2）可知，方案③和④在計(jì)算月可供水量、供水保證率、年供水量及年供水增加量相同，由于方案④是在方案③的基礎(chǔ)上降低死水位增加的工程措施，選擇方案③更經(jīng)濟(jì)合理；方案⑤相對(duì)于方案①在月可供水量、年供水量及年供水增加量略有降低，保證率略有提高，對(duì)于城市生活工業(yè)用水保證率95%以上可以滿(mǎn)足要求，方案①較為合理；方案⑥和⑦在計(jì)算月可供水量、供水保證率、年供水量及年供水增加量相同，同方案③的選擇原理，方案⑥更經(jīng)濟(jì)合理；方案⑥相對(duì)于方案③在在計(jì)算月可供水量相同、保證率都為100%，年供水量及年供水增加量略有降低，考慮方案⑥在方案③基礎(chǔ)上增加汛限水位抬高需要相關(guān)的審批程序，方案③較為合理。

表2 水庫(kù)水量調(diào)度方案可供水過(guò)程匯總表（單位：萬(wàn)m3）

5 結(jié)論

湖漫水庫(kù)興利調(diào)度推薦方案①年供水增加量為440 萬(wàn)m3，需加大湖漫水庫(kù)水文過(guò)程的監(jiān)測(cè)力度，提高降雨和洪水預(yù)報(bào)精度等，抬高汛限水位相關(guān)程序需要論證審批。推薦方案②和方案③年供水增加量分別為410 萬(wàn)m3和749 萬(wàn)m3，后續(xù)增建相關(guān)的工程措施■