張 民,譚 濤,馮慶剛
(1.安丘市下株梧水庫管理局,山東 安丘 262100;2.安丘市大汶河旅游開發(fā)區(qū)水利站,山東 安丘 262100;3.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,山東 濟(jì)南 250013)
下株梧水庫位于安丘市庵上鎮(zhèn),主要以防洪、灌溉為主,兼顧發(fā)電、淡水養(yǎng)殖。原設(shè)計(jì)興利水位為114.20m,但由于原建自動(dòng)翻板木閘門已報(bào)廢,現(xiàn)狀蓄水位只能達(dá)到112.74m,導(dǎo)致部分水資源白白浪費(fèi),非??上А榫徑馑Y源供需矛盾,安丘市于1995年建設(shè)了“安丘市南水北調(diào)工程”,該工程實(shí)施后,下株梧成為調(diào)蓄水庫之一。為充分利用水庫來水和調(diào)引水量,減少棄水,適當(dāng)提高下株梧水庫的興利水位需對(duì)水庫進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。
下株梧水庫沒有正式整編水文資料,根據(jù)有關(guān)規(guī)范可借用臨近氣候條件、下墊面條件相似的具有實(shí)測(cè)資料的參證站采用水文比擬法進(jìn)行本水庫徑流分析計(jì)算。石埠子水文站位于安丘市石埠子鄉(xiāng)石埠子村,濰河支流渠河中上游,與下株梧水庫同為渠河流域,自然地理特征和氣候條件、下墊面條件極為相似。根據(jù)石埠子天然徑流分析成果,按照水文比擬法推求下株梧水庫歷年天然徑流系列,并按年降水資料進(jìn)行修正。
本次石埠子站1961~2000年天然徑流量成果采用山東省水資源綜合規(guī)劃中的成果,并對(duì)大部分年份的成果進(jìn)行了復(fù)核。石埠子水文站1976~2000年具有水文調(diào)查成果,根據(jù)該期間石埠子站歷年逐月實(shí)測(cè)徑流資料,采用分項(xiàng)調(diào)查法進(jìn)行天然徑流量還原計(jì)算,還原結(jié)果與山東省水資源綜合規(guī)劃中的成果基本一致。石埠子站1961~1975年缺乏水文調(diào)查成果資料,其天然徑流資料直接采用山東省水資源綜合規(guī)劃中的成果。山東省水資源綜合規(guī)劃中石埠子天然徑流量系列至2000年,本次對(duì)2001~2005年資料進(jìn)行了延長。因2001~2005年水文調(diào)查成果尚未整編,本次采用降雨徑流相關(guān)法計(jì)算年天然徑流量,采用相似年型月分配分析逐月天然徑流量。
經(jīng)分析計(jì)算,石埠子站1961~2005年多年平均實(shí)測(cè)徑流量為1.10億 m3;1961~2005年多年平均天然徑流量為1.26億m3,年徑流深為227.9mm,年徑流系數(shù)為0.32。下株梧水庫多年平均天然徑流量為713萬m3,多年平均徑流深為222.8mm。
現(xiàn)狀工程條件下的來水量,是考慮水庫上游蓄水工程及用水對(duì)下株梧水庫入庫徑流的影響,在水庫天然徑流量的基礎(chǔ)上,扣除現(xiàn)狀水庫上游攔蓄水工程的蓄水量和用水量后的水量。下株梧水庫壩址以上建有4座?。?)型水庫,總控制集水面積18.4km2,總庫容 99.3萬m3,總興利庫容 41.4萬 m3;設(shè)計(jì)灌溉面積 240hm2。對(duì)上游水利工程的來水和用水進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算后,其歷年逐月的下泄水量與水庫區(qū)間來水相加即為現(xiàn)狀工程情況下的水庫來水量。
經(jīng)分析計(jì)算,下株梧水庫現(xiàn)狀工程下多年平均來水量為 612萬m3(水文年)。
下株梧水庫供水用戶主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水,現(xiàn)暫無其它供水規(guī)劃。農(nóng)業(yè)需水量采用變動(dòng)用水量方法,歷年逐月灌溉定額借用于家河水庫資料,并根據(jù)山東省水利廳有關(guān)節(jié)水灌溉要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。于家河水庫位于濰河水系渠河上游,與下株梧水庫屬于同一水系,地理位置相近,氣候條件、下墊面因素相似,兩水庫灌區(qū)內(nèi)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、復(fù)種指數(shù)也基本相同,因此可借用于家河水庫灌溉定額,多年平均灌溉凈定額為189.5m3/畝。據(jù)有關(guān)資料,水庫現(xiàn)狀灌溉水利用系數(shù)約為0.55,規(guī)劃年灌溉水利用系數(shù)按0.65考慮。
根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定,農(nóng)業(yè)灌溉用水保證率采用50%,供水保證率按年計(jì)算。
水庫調(diào)節(jié)計(jì)算采用長系列時(shí)歷法。下株梧水庫無實(shí)測(cè)蒸發(fā)資料,借用同屬濰河水系具有完整蒸發(fā)觀測(cè)資料的九臺(tái)水文站1961~2005年蒸發(fā)資料。根據(jù)《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》(SL278-2002)規(guī)定,將實(shí)測(cè)蒸發(fā)資料換算為20m2蒸發(fā)池蒸發(fā)深,水庫多年平均蒸發(fā)深為1031.0mm。水庫各月蒸發(fā)損失量根據(jù)調(diào)算月平均水面面積計(jì)算。調(diào)算中,水庫滲漏量采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。結(jié)合水工壩體滲漏計(jì)算,水庫除險(xiǎn)加固前后,滲漏損失水量分別采用月平均庫容的3.0%、0.5%計(jì)算。
調(diào)算中起調(diào)水位為死水位104.0m,死庫容為36萬m3;控制水位采用興利水位,超興利水位則為棄水?,F(xiàn)狀興利水位采用堰頂高程112.74m控制,相應(yīng)庫容為725萬m3;水庫加固后興利水位采用原設(shè)計(jì)興利水位114.2m控制,相應(yīng)庫容為978萬m3。調(diào)算后用最后一年的年末庫容替代起調(diào)庫容再進(jìn)行調(diào)算,直到起調(diào)庫容與最后年末庫容一致。
按前述調(diào)算方法和原則,分別對(duì)下株梧水庫加固前后進(jìn)行長系列時(shí)歷法調(diào)算。水庫加固前按現(xiàn)狀興利水位112.74m控制,灌溉水利用系數(shù)采用0.55,滲漏損失水量用月平均庫容的3.0%;水庫加固后,為合理分析恢復(fù)興利水位的必要性,分別假定不同興利水位進(jìn)行了多方案調(diào)算,為使各方案具有可比性,水庫加固后灌溉水利用系數(shù)均采用0.65,滲漏損失水量采用月平均庫容的0.5%。
因“安丘市南水北調(diào)工程”調(diào)水量受人為因素影響較多且調(diào)水水源與水庫屬同一水系,兩流域豐枯遭遇機(jī)率比較大,調(diào)水量存在的不確定因素較多,因此為了水庫的供水安全,本次下株梧水庫興利調(diào)節(jié)計(jì)算暫不考慮調(diào)水量。
下株梧水庫各方案興利調(diào)節(jié)計(jì)算匯總成果見表1。
由調(diào)算結(jié)果可以看出,水庫加固前,按現(xiàn)狀堰頂高程112.74m控制,灌溉水利用系數(shù)0.55,農(nóng)業(yè)供水保證率 50%,農(nóng)業(yè)灌溉面積為 773.33hm2,多年平均供水量293萬m3,多年平均蒸發(fā)、滲漏損失量為204萬m3。
水庫加固后,方案1為按現(xiàn)狀堰頂高程112.74m控制,月滲漏系數(shù)由現(xiàn)狀的3.0%減小為0.5%,灌溉水利用系數(shù)0.65,農(nóng)業(yè)供水保證率50%,農(nóng)業(yè)灌溉面積可提高到1146.67hm2,多年平均供水量 363萬m3,多年平均蒸發(fā)、滲漏損失量為106萬m3,較加固前損失量大為減小。從方案1~方案5水庫調(diào)算結(jié)果看,供水量的增長幅度隨興利水位的提高是下降的。結(jié)合當(dāng)?shù)卣庖姡瑸楣?jié)省投資以及減少淹沒損失,在不影響水庫防洪安全的條件下,考慮興利水位從現(xiàn)狀堰頂高程112.74m恢復(fù)為原設(shè)計(jì)興利水位114.20m,可增加興利庫容253萬 m3,還可增加供水量46萬m3,年平均減少棄水量55萬m3。