于洪強(qiáng)，常宇峰

（吉林省水文水資源局四平分局 ,吉林 四平 136000）

多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算分析

于洪強(qiáng)，常宇峰

（吉林省水文水資源局四平分局 ,吉林 四平 136000）

文中以四平應(yīng)急供水工程水資源論證為實(shí)例，采用兩個(gè)水庫(kù)聯(lián)合供水長(zhǎng)系列法和攔河壩蓄水工程代表年法，對(duì)多個(gè)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度供水應(yīng)用進(jìn)行了計(jì)算方法探討，并分析在滿足保證率的前提下，提出了利用水資源并確定合理工程規(guī)模的目標(biāo)。

多水庫(kù)；保證率；長(zhǎng)系列法；代表年法；調(diào)節(jié)計(jì)算

1 工程設(shè)計(jì)概況

山門水庫(kù)建于1958 年，是為四平城區(qū)供水的一座中型水庫(kù)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇設(shè)計(jì)，千年一遇校核，總庫(kù)容 2235 萬(wàn) m3，興利庫(kù)容 1398 萬(wàn)m3。年可供水量為 707 萬(wàn) m3。2010 年實(shí)際供水量為545 萬(wàn) m3。

轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)建于葉赫河上游，位于四平市區(qū)東南部，2010 年實(shí)際供水量為 40 萬(wàn) m3，用于水田灌溉。為解決四平市近年來隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，現(xiàn)有水源地供水能力嚴(yán)重不足的局面。將市郊區(qū)轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)之水資源引到山門水庫(kù)，進(jìn)而為四平城市生活、生產(chǎn)、生態(tài)供水。需要將山門和轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度給四平市區(qū)供水。

2 氣象水文特征

葉赫鎮(zhèn)屬于東部季風(fēng)區(qū)北溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候。無(wú)霜期 130~150d，年平均日照 2546h，凍結(jié)期由 11 月至翌年 3 月，長(zhǎng)達(dá) 5 個(gè)月之久，最大凍結(jié)深度 1.48m。多年平均氣溫 6 ℃，7 月份月平均氣溫為 23.2 ℃。多年平均相對(duì)濕度 66%，多年平均降水量 658.7mm，但降水量年內(nèi)分配不均，6—9 月份降水量占全年的 60%~70%。多年平均年水面蒸發(fā)量 772.1mm。

3 可供水量及供水保證率計(jì)算分析

3.1 計(jì)算方法

3.1.1 長(zhǎng)系列法

長(zhǎng)系列法的通用方法是根據(jù)水文的隨機(jī)原理，分析得出來水量的系列，要求不小于 30 年；對(duì)應(yīng)分析提出 30 年系列的需水量，按年對(duì)年進(jìn)行供需平衡計(jì)算分析，得出滿足要求的供水年份，得出供水保證率及供水量等值。

該方法計(jì)算根據(jù)各年分時(shí)段的水庫(kù)來水量及初步確定的同步用水量，按設(shè)定的調(diào)節(jié)庫(kù)容順序進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算計(jì)算公式為：

V月末=V月初+W來-W用-W損-W棄

式中：V月末、V月初分別為水庫(kù)月末蓄水量和月初蓄水量；W來水庫(kù)本月來水量；W用水庫(kù)綜合利用各部門本月用水量；W損水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏等損失水量之和；W棄水庫(kù)本月棄水量。

正常供水保證率根據(jù)計(jì)算系列中水庫(kù)不放空的正常供水年數(shù)，按水利年度計(jì)與計(jì)算系列年數(shù)，按期望值經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：P——供水保證率；m——正常供水年數(shù)；n——計(jì)算系列年數(shù)。

這次計(jì)算使用的轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)和山門水庫(kù)調(diào)度供水計(jì)算，系列采用 1956—2010 年，水庫(kù)實(shí)測(cè)資料系列為 1982-2010 年，1956-1981 年為插補(bǔ)系列。資料系列為 55年。對(duì)轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)的可供水量分析成果是以水庫(kù)建成后的下墊面條件按照《全國(guó)水資源規(guī)劃技術(shù)大綱》的要求，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行計(jì)算的成果，資料具有一致性。計(jì)算所采用的基礎(chǔ)資料系列為 55 年，所以資料系列的一致性、代表性和可靠性較好?？梢宰鳛閺搅鞣峙溆?jì)算的依據(jù)。

3.1.2 代表年法

代表年法是對(duì)相當(dāng)某一頻率的水文年份進(jìn)行水資源供需平衡分析計(jì)算，并以該頻率作為此供水量下的供水保證率，由于枯水年的保證率應(yīng)與供水設(shè)計(jì)保證率接近，所以應(yīng)結(jié)合來水、用水情況進(jìn)行選擇，且代表年的選擇具有一定的難度及偶然性，需盡可能多選典型年（特別是枯水年）進(jìn)行比較，以提高計(jì)算精度。

3.2 單個(gè)水庫(kù)可供水量計(jì)算結(jié)果

城市供水保證率應(yīng)根據(jù)城市性質(zhì)、規(guī)模及水源條件，按近期、遠(yuǎn)期分別分析確定。其中，大、中城市的生活供水保證率不低于 95%。由于四平市屬于中小型城市，確定四平市年供水保證率為 90%。

3.2.1 轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)可供水量分析

年供水保證率為 90%的情況下，用轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)興利庫(kù)容 1830 萬(wàn) m3為控制，按年供水 8 個(gè)月，滿足下游灌溉用水要求，扣除 5%的輸水損失，對(duì)水庫(kù) 1956-2010 年 55 年徑流系列資料進(jìn)行逐月調(diào)節(jié)分析計(jì)算，推算出轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)供水保證率為90%時(shí)，年可引水量為 1016 萬(wàn) m3。

3.2.2 攔河壩工程可供水量分析

由于攔河壩蓄水工程沒有實(shí)測(cè)資料，所以采用轉(zhuǎn)山湖徑流量為依據(jù)，采用面積倍比法計(jì)算，在1956-2010 年共 55 年的區(qū)間來水量資料系列中，選取年來水量接近保證率 90%的 2000 年作為典型年，以該年旬月來水量和攔河壩庫(kù)容 20 萬(wàn) m3進(jìn)行旬調(diào)節(jié)計(jì)算，供水時(shí)間同為 4-11 月，其年可引水量為 162 萬(wàn) m3。

3.2.3 山門水庫(kù)可供水量計(jì)算

為了進(jìn)行應(yīng)急引水工程的最終引水量，首先對(duì)山門水庫(kù)的供水能力進(jìn)行了復(fù)核調(diào)節(jié)計(jì)算，根據(jù)水庫(kù)來水量 1956-2010 年 55 年月年系列資料及水庫(kù)興利庫(kù)容 1398 萬(wàn) m3，參考設(shè)計(jì)年供水能力 707 萬(wàn) m3，進(jìn)行逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，其結(jié)果是在供水保證率 90%的情況下，月平均可供水 58.8 萬(wàn) m3，年可供水 705.6 萬(wàn) m3。

3.3 兩個(gè)水庫(kù)和攔河壩蓄水工程聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算

根據(jù)為四平市年供水保證率 90%的情況下，轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)的可引水量及和攔河壩可引水量的總和作為山門水庫(kù)的引水量，進(jìn)行山門水庫(kù)的調(diào)節(jié)計(jì)算，其結(jié)果是 55 年資料系列的調(diào)節(jié)計(jì)算，在 1，2，3，12 月供水為 59 萬(wàn) m3，4-11 月供水 190 萬(wàn) m3情況下，可保證 50 年，供水保證率為 91%，僅有 5年不能保證，考慮城市供水的破壞深度控制在20%，在不能保證的 5 年中，每年 4-11 月供水由190 萬(wàn) m3，減少到 152 萬(wàn) m3均可保證。

根據(jù)上述山門水庫(kù)的供水過程及來水過程，推算出需攔河壩及轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)提供扣除 5%輸水損失的需水過程，每月需要轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)及攔河壩提供總水量為 131 萬(wàn) m3，只有 1976 年到 1980 年每月需要轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)及攔河壩提供總水量為 141萬(wàn) m3，即攔河壩采用典型年的供水過程，不足部分有轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)供水，最大月需水量為 148 萬(wàn) m3，在轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)滿足下游灌溉用水、生態(tài)用水、扣除輸水損失等需求進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，其結(jié)果是完全可以滿足山門水庫(kù)的需水要求。

4 結(jié)語(yǔ)

1）根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)應(yīng)急引水工程最大月供水量 148 萬(wàn) m3，年最大可引水量為1184 萬(wàn) m3，可增加山門水庫(kù)年供水能力 1048 萬(wàn)m3能夠緩解四平市區(qū)的用水壓力，為四平市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了可靠保證。

2）由于該引水工程不是直接對(duì)城市供水，需經(jīng)過山門水庫(kù)進(jìn)行反調(diào)節(jié)后再為城市供水，因此建議在引水期對(duì)轉(zhuǎn)山湖水庫(kù)、攔河壩和山門水庫(kù)的供水方式進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)度。

3）對(duì)于具有水力聯(lián)系的水庫(kù)群,由于系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)、水力聯(lián)系和水量平衡關(guān)系的復(fù)雜性,很難建立統(tǒng)一的聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算方法,并且 3 個(gè)以上水庫(kù)組成的水庫(kù)群,其調(diào)節(jié)計(jì)算規(guī)則將更復(fù)雜,這些都還有待于進(jìn)一步深入研究。

4）通過工程實(shí)例的計(jì)算分析表明，對(duì)于多年調(diào)節(jié)且多個(gè)水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算，采用長(zhǎng)系列法計(jì)算，需要長(zhǎng)系列資料，并且來水資料的可靠性非常重要，在計(jì)算時(shí)應(yīng)充分分析資料情況，可以使結(jié)果更加可靠；當(dāng)水庫(kù)沒有實(shí)測(cè)資料時(shí)，也可使用代表年法，但僅適用于年調(diào)節(jié)計(jì)算。為保證計(jì)算的可靠性，可采用概率法、隨機(jī)模擬法等方法進(jìn)行驗(yàn)證，以提高規(guī)劃設(shè)計(jì)成果的可靠性，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

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