梅山水庫(kù)旱警水位確定的分析與探討

王國(guó)海

（安徽省六安水文水資源局，安徽 六安 237000）

1 概述

受全球氣候變化影響，近年來(lái)我國(guó)干旱災(zāi)害頻次增加，給人們生活、生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響。旱警水位是確定江河湖庫(kù)干旱預(yù)警的重要指標(biāo)，是防旱調(diào)度的重要依據(jù)。安徽省六安市位于安徽省西部，地跨淮河、長(zhǎng)江兩大流域，擁有江淮地區(qū)最重要的水庫(kù)體系和舉世聞名的新中國(guó)第一大灌區(qū)，被譽(yù)為江淮水塔和國(guó)家糧倉(cāng)。

本文選取六安市金寨縣梅山水庫(kù)開展旱警水位分析，重點(diǎn)探討旱警水位確定的思路和方法，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行合理性分析。

2 區(qū)域和資料情況

2.1 區(qū)域概況

梅山水庫(kù)是淮河的一級(jí)支流——史河上游修建的一座大型水庫(kù)，是以防洪、灌溉為主，承擔(dān)金寨縣城及葉集試驗(yàn)區(qū)的城市供水，結(jié)合發(fā)電和養(yǎng)魚等綜合利用的大型水利樞紐工程，最大庫(kù)容為22.63 億m3，水庫(kù)調(diào)節(jié)性能為多年調(diào)節(jié)，汛限水位為125.27m，正常蓄水位為128.00m。水庫(kù)興利庫(kù)容9.57 億m3，調(diào)洪庫(kù)容10.65 億m3。死庫(kù)容4.02 億m3，對(duì)應(yīng)死水位為107.07m。

梅山水庫(kù)位于淮河支流史河上游的安徽省金寨縣境內(nèi)，東與淠河西源為鄰，西與灌河隔嶺為界。水庫(kù)距河口130km，南北長(zhǎng)70 余千米，東西寬40 多km，庫(kù)區(qū)總面積57.84km2。水庫(kù)控制流域面積1970km2，占史河總流域面積的41%。

2.2 資料情況

所用水文資料來(lái)源于安徽省六安水文水資源局整編后的刊印資料。調(diào)查收集了梅山水庫(kù)相關(guān)資料如：水庫(kù)特征值、供水（泄洪、灌溉、發(fā)電）、庫(kù)容曲線資料等。金寨縣城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉水量資料來(lái)源于《六安市水資源公報(bào)》。

3 用水需求指標(biāo)

梅山水庫(kù)主要承擔(dān)金寨縣城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境生態(tài)等供水任務(wù)。用水需求主要包含以下三個(gè)方面：

3.1 城市供水

提供金寨縣城與葉集區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水以及工業(yè)生產(chǎn)用水需求，水庫(kù)向城鎮(zhèn)供水采用浮動(dòng)泵房形式供水，取水泵進(jìn)水口高程分別為96.3m、101.3m、96.12m。

3.2 農(nóng)業(yè)灌溉

梅山水庫(kù)通過(guò)史河灌區(qū)紅石嘴渠首工程為安徽省六安市的金寨縣、霍邱縣、裕安區(qū)、葉集區(qū)及河南省的固始縣、商城縣等六縣區(qū)提供農(nóng)業(yè)用水，設(shè)計(jì)灌溉面積為383 萬(wàn)畝，有效灌溉面積為268.5 萬(wàn)畝。水庫(kù)正常情況下通過(guò)電站發(fā)電向下游灌區(qū)供水，在發(fā)電放水不滿足灌溉用水要求時(shí)，通過(guò)泄洪隧洞或灌溉補(bǔ)水隧洞向下游供水。發(fā)電洞進(jìn)口底高程90.27m，最大引水流量125m3/s。灌溉補(bǔ)水隧洞位于大壩右岸，進(jìn)口底高程95.27m，最大灌溉引水流量70m3/s。各月用水量按淠史杭灌區(qū)月分配百分比進(jìn)行分配。

3.3 環(huán)境生態(tài)

依據(jù)《安徽省史河生態(tài)流量保障實(shí)施方案（試行）》（以下簡(jiǎn)稱《方案》）的要求，當(dāng)梅山水庫(kù)來(lái)水流量大于梅山水庫(kù)（壩下）生態(tài)基流4.40m3/s 時(shí)，生態(tài)用水泄放流量不小于4.40m3/s；水庫(kù)來(lái)水流量小于4.40m3/s 時(shí)，按水庫(kù)來(lái)多少，泄放多少生態(tài)流量。

4 指標(biāo)確定

4.1 城市供水

根據(jù)《六安市水資源公報(bào)》城市供水調(diào)查分析，梅山水庫(kù)主要承擔(dān)金寨縣城與葉集區(qū)城鎮(zhèn)居民生活用水以及工業(yè)生產(chǎn)用水需求。經(jīng)分析計(jì)算，金寨縣、葉集試驗(yàn)區(qū)城區(qū)生活用水0.38 億m3，工業(yè)用水0.25億m3，承擔(dān)范圍內(nèi)供水總量為0.63 億m3。各月用水量見(jiàn)表1。

表1 梅山水庫(kù)應(yīng)供水量逐月滑動(dòng)計(jì)算結(jié)果表 （單位：億m3）

4.2 農(nóng)業(yè)灌溉

梅山水庫(kù)下游史河灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積383 萬(wàn)畝，灌溉設(shè)計(jì)保證率為75%，有效灌溉面積268.5 萬(wàn)畝，目前農(nóng)田畝均灌溉綜合用水量535m3/畝，有效灌溉需水量14.36 億m3，淠史杭灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水月分配百分比見(jiàn)表2。

表2 淠史杭灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水月分配百分比表

4.3 環(huán)境生態(tài)

正常來(lái)水情況下，生態(tài)機(jī)組常年泄流，可保證下游過(guò)水流量不低于4.40m3/s 的目標(biāo)值。枯水季節(jié)或枯水年份，為滿足生態(tài)流量保障要求，在保障生活供水的前提下，生態(tài)用水優(yōu)先于灌溉供水，可采用生態(tài)機(jī)組與常規(guī)機(jī)組組合泄流的方式盡量加大放水，因此確定水庫(kù)生態(tài)泄水流量為4.40m3/s。水庫(kù)各年承擔(dān)的環(huán)境及生態(tài)需水量為1.3876 億m3，各月環(huán)境及生態(tài)需水量見(jiàn)表1。

4.4 水庫(kù)來(lái)水

根據(jù)水庫(kù)提供的1955—2021 年逐月來(lái)水量資料分析，水庫(kù)多年平均來(lái)水總量為13.8716 億m3。梅山水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，按偏旱年景75%設(shè)計(jì)頻率分析計(jì)算來(lái)水量，按典型年1999 年來(lái)水量9.6589 億m3進(jìn)行計(jì)算。水庫(kù)年來(lái)水量系列頻率曲線見(jiàn)圖1，各月來(lái)水量成果見(jiàn)表1。

圖1 梅山水庫(kù)年來(lái)水量系列頻率曲線圖

4.5 水庫(kù)應(yīng)供水量

根據(jù)《旱限水位（流量）確定辦法》，水庫(kù)各月應(yīng)供水量等于月用水總量（城市人供水、農(nóng)業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)需水之和）與水庫(kù)各月設(shè)計(jì)頻率來(lái)水量之差。當(dāng)來(lái)水量大于及等于月用水總量時(shí)，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)水總量小于月用水總量時(shí)，其差值為水庫(kù)應(yīng)供水量。

根據(jù)各月用水總量及各月水庫(kù)來(lái)水量分析計(jì)算，各月應(yīng)供水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，其中按75%偏旱年景來(lái)水量單月滑動(dòng)計(jì)算的最大應(yīng)供水量為5 月份的3.07 億m3，按75%干旱年景來(lái)水量雙月滑動(dòng)計(jì)算的最大應(yīng)供水量為4 月份的3.86 億m3，主要提供灌區(qū)灌溉供水需求。

5 旱警水位

根據(jù)《旱警水位（流量）確定辦法》，水庫(kù)逐月滑動(dòng)計(jì)算的水庫(kù)應(yīng)供水量與死水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容之和的最大值所對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水位確定為旱警水位。但由于梅山水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，且梅山水庫(kù)歷年各月最低水位在死水位以下出現(xiàn)次數(shù)較多，綜合考慮庫(kù)內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，確定梅山水庫(kù)旱警水位取最大應(yīng)供水量和灌溉水位對(duì)應(yīng)庫(kù)容之和所對(duì)應(yīng)的水庫(kù)水位。

按75%偏旱年景來(lái)水量單月滑動(dòng)計(jì)算的5 月份最大應(yīng)供水量為3.07 億m3，灌溉水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為0.8302 億m3，兩者相加為3.90 億m3，相應(yīng)庫(kù)內(nèi)水位為106.66m；按75%干旱年景來(lái)水量雙月滑動(dòng)計(jì)算的最大應(yīng)供水量為4 月份的3.86 億m3，灌溉水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為0.8302 億m3，兩者相加為4.69 億m3，相應(yīng)庫(kù)內(nèi)水位為109.24m。

根據(jù)以上分析，結(jié)合梅山水庫(kù)灌溉水位、城市供水取水口高程等因素，綜合確定水庫(kù)旱警水位為109.24m。

6 結(jié)論與建議

鑒于梅山水庫(kù)2001 年前常年低于死水位運(yùn)行，故本次合理性分析采用梅山水庫(kù)2002—2021 年歷年各月最低水位資料。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，低于旱警水位109.24m 各月出現(xiàn)次數(shù)及年出現(xiàn)次數(shù)見(jiàn)表3。

表3 梅山水庫(kù)歷年各月最低水位低于旱警水位出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由表3 看出，梅山水庫(kù)各月最低水位低于旱警水位的情況均有出現(xiàn)，出現(xiàn)次數(shù)1～2 次。2002—2021 年合計(jì)20 年中，共有4 年水庫(kù)年最低水位低于旱警水位，出現(xiàn)頻率20%，重現(xiàn)期5 年一遇。綜合分析得出的梅山水庫(kù)旱警水位基本合理。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水利工程的修建改造、河床沖淤、來(lái)水的含沙量變化等均會(huì)對(duì)旱警水位產(chǎn)生影響，梅山水庫(kù)作為淠史杭灌區(qū)的主要水源之一，防旱調(diào)度工作尤為重要。建議基于旱警水位成果，在實(shí)際工作中及時(shí)核定和調(diào)整旱警水位