郭 偉，張 梅

（1.山東省濟(jì)寧市黃淮水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，272019，濟(jì)寧；2.山東省濟(jì)寧市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，272019，濟(jì)寧）

泗河發(fā)源于山東省新泰市太平頂，流域面積 2 357 km2，全長(zhǎng)159 km，多年平均天然徑流量4.4億m3，徑流深為186.7mm。徑流年內(nèi)分配極為不均勻，上游超過(guò)200 mm，下游不到100 mm，80%集中在汛期6—9月份。年徑流深的地區(qū)變化明顯，泗河共有大小支流30條，其中流域面積大于100 km2的5條，分別為黃溝河、石萊河、濟(jì)河、險(xiǎn)河和小沂河，其中最大支流小沂河流域面積649.9 km2（包括截遼28.3km2）。流域內(nèi)蓄水工程 246座，大型水庫(kù)1座，中型水庫(kù)3座，小型水庫(kù)242座，塘壩758座。目前，泗河流域的水利工程建設(shè)取得了巨大成就，已基本形成蓄、引、防洪等水利工程體系，發(fā)揮著巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

本著可持續(xù)利用和協(xié)調(diào)發(fā)展原則、以供定需合理利用原則、公平公正與適度兼顧效率原則及優(yōu)先保證生態(tài)環(huán)境基本用水的原則，對(duì)泗河流域水量進(jìn)行分配。

一、總體思路及技術(shù)路線

1.總體思路

認(rèn)真研究核實(shí)基礎(chǔ)資料，核定現(xiàn)狀用水，采用了水利普查成果和市縣兩級(jí)的統(tǒng)計(jì)年鑒。

合理確定水資源可利用量。按照“以供定需”確定總量控制指標(biāo)，維護(hù)河流健康生命，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。針對(duì)初始水權(quán)分配要求，提出可供分配水資源量的概念。一般認(rèn)為在保證流域環(huán)境生態(tài)需水的情況下，水資源合理開(kāi)發(fā)比例不應(yīng)超過(guò)水資源總量的40%。

采用多種方法進(jìn)行分水研究。統(tǒng)一分配河道河川徑流，統(tǒng)一調(diào)整上下游、左右岸的供水矛盾。分別從著重用水現(xiàn)狀原則、公平原則及兼顧公平適度和效率原則出發(fā)，采用相應(yīng)的分水方法。

2.主要技術(shù)路線

首先要確定水量分配方案的目標(biāo)；然后在體現(xiàn)合理用水原則下核實(shí)現(xiàn)狀用水，在節(jié)約用水的前提下預(yù)測(cè)用水需求，在維護(hù)河流健康生態(tài)、維護(hù)代際公平條件下，界定流域可供分配的水量，根據(jù)“以供定需”的原則，確定水量分配總體控制指標(biāo)，采用多種分水方法編制水量分配方案；最終采用綜合分析方法確定最優(yōu)分配方案。

二、水量分配方法

1.泗河水量分配目標(biāo)

泗河流域各支流上游已建有大量的蓄水工程，絕大多數(shù)已經(jīng)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，均能正常發(fā)揮防洪、蓄水和灌溉等效益。這些工程在各行政區(qū)劃內(nèi)可正常使用，不需要在行政區(qū)劃間進(jìn)行水量再分配。地下水水井工程均在本地區(qū)小范圍內(nèi)正常使用，也無(wú)須進(jìn)行再分配。而泗河河川徑流，受河道閘壩控制與調(diào)節(jié)，可進(jìn)行引水、提水灌溉，或用于地下水回灌、城區(qū)水景觀等，但由于河川徑流時(shí)空分布不均勻，尤其上下游、左右岸用水矛盾突出，必須進(jìn)行有效合理的水量分配。

2.基本思路

首先計(jì)算全流域天然地表徑流總量和多年平均的月分配量，根據(jù)天然徑流的地區(qū)分布、趨勢(shì)、徑流深等值線圖等找出河道主要控制斷面之間流域面積上的平均徑流深和徑流總量。

其次在各個(gè)控制斷面之間，計(jì)算各支流區(qū)間內(nèi)蓄水工程的多年平均攔蓄水量，包括上游水庫(kù)和塘壩的攔蓄量，各控制斷面之間的天然徑流量減去攔蓄水量，就是各控制斷面之間的區(qū)間徑流量，對(duì)河道上的閘壩等控制建筑物進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，就可得出此區(qū)間的可利用水量，并可確定其灌溉面積，或引水量或地下水回灌面積，或向外流域調(diào)引水量。

最后將各控制斷面可利用水量合并到縣（市、區(qū)）一級(jí)行政區(qū)劃中，最后得出不同水平年的分水方案。

3.泗河河川徑流的分配

根據(jù)《濟(jì)寧市水資源調(diào)整評(píng)價(jià)報(bào)告》，泗河1956—2000年系列多年平均徑流量為 4.4 億 m3，Cv=0.49，Cs=2Cv，多年平均徑流月分配系采取書(shū)院水文站的多年平均月分配值。泗河上主要控制斷面為湖口、金口壩上等。各控制斷面之間徑流分配成果見(jiàn)表1。

上游水庫(kù)攔蓄，有的水庫(kù)興利調(diào)節(jié)庫(kù)容大，正常情況蓄不滿，有的水庫(kù)興利調(diào)節(jié)庫(kù)容小，而來(lái)水面積相應(yīng)較大，水庫(kù)蓄滿后溢洪下泄，還有一些長(zhǎng)藤結(jié)瓜式的串聯(lián)水庫(kù)，水庫(kù)蓄水情況千差萬(wàn)別，僅用興利庫(kù)容來(lái)計(jì)算上游攔蓄量很不準(zhǔn)確。為了較準(zhǔn)確計(jì)算水庫(kù)攔蓄水量，引入水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)攔蓄水能力概念。水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)蓄水能力，在數(shù)值上為本流域多年平均徑流深的1/10。

用各水庫(kù)的流域面積去除相應(yīng)水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)庫(kù)容，則得各水庫(kù)的實(shí)際蓄水能力，如水庫(kù)的實(shí)際蓄水能力大于水庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)蓄水能力，則說(shuō)明該水庫(kù)蓄水能力大，流域面積小，水庫(kù)蓄不滿，這時(shí)的流域面積就為水庫(kù)的攔蓄面積；反之則說(shuō)明該水庫(kù)蓄水能力小，流域面積相對(duì)大，此時(shí)水庫(kù)的流域面積為水庫(kù)的實(shí)際攔蓄面積與水庫(kù)蓄滿產(chǎn)流的剩余面積之和。水庫(kù)的實(shí)際攔蓄面積為水庫(kù)興利調(diào)節(jié)庫(kù)容與水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)蓄水能力之比。

如果出現(xiàn)串聯(lián)水庫(kù)，則下游水庫(kù)的總流域面積減上游水庫(kù)的攔蓄面積，作為下游水庫(kù)的計(jì)算流域面積。按照上述方法將全流域各水庫(kù)逐一計(jì)算，得出其各自攔蓄面積，再將同一水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)蓄水能力的各類水庫(kù)攔蓄面積加起來(lái)，得出區(qū)間總攔蓄面積，區(qū)間總匯水面積減去總攔蓄面積，則得到區(qū)間產(chǎn)流總面積，區(qū)間產(chǎn)流總面積乘以各自的水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)蓄水能力，則求出區(qū)間的多年平均徑流量。

由于大中型水庫(kù)全部為蓄水能力大的水庫(kù)，即使上游沒(méi)有小型水庫(kù)和塘壩先期攔蓄，在多年平均情況下，也無(wú)法蓄滿興利庫(kù)容，故泗河流域內(nèi)4座大中型水庫(kù)上游的小型水庫(kù)、塘壩不再計(jì)入攔蓄面積。按照上述方法，計(jì)算得泗河干流14個(gè)控制建筑物之間的區(qū)間徑流量及月分配成果。

4.汛期開(kāi)閘泄洪對(duì)區(qū)間徑流的影響

泗河徑流量年內(nèi)分配不均，汛期約占80%，出現(xiàn)洪峰的時(shí)間短且峰值較大，必須開(kāi)閘泄洪。開(kāi)閘泄洪時(shí)，需將各閘壩的蓄水放空。洪峰過(guò)后，即關(guān)閘蓄水。有的閘壩庫(kù)容大，而區(qū)間徑流量小，僅依靠本區(qū)間的徑流蓄不滿庫(kù)，出現(xiàn)負(fù)徑流，需上斷面的棄水予以填充，以便蓄滿閘壩的庫(kù)容。按7月份開(kāi)閘放水，緊接著再充蓄，來(lái)對(duì)7月區(qū)間徑流進(jìn)行修正，同時(shí)對(duì)每個(gè)控制建筑物區(qū)間的年徑流進(jìn)行修正。

三、水量調(diào)節(jié)計(jì)算

1.調(diào)節(jié)計(jì)算方法

調(diào)節(jié)計(jì)算水量平衡方程式：時(shí)段棄水量等于月初庫(kù)容、時(shí)段（月）區(qū)間來(lái)水、上斷面棄水之和，再減去時(shí)段（月）用水量、水面蒸發(fā)量、閘壩前水體時(shí)段滲漏量、月末庫(kù)容。

起調(diào)水位取各庫(kù)的最高水位，即假定在起調(diào)時(shí)，各庫(kù)均已蓄滿。調(diào)節(jié)周期為7月初至下一年6月末。調(diào)節(jié)計(jì)算中，起調(diào)水位已定，各月的月末水位為推求值，先假定一個(gè)月末水位，查出相應(yīng)的水面面積和庫(kù)容，再利用水量平衡方程式計(jì)算月末庫(kù)容，如與假定水位查出的庫(kù)容不符，則利用新計(jì)算的庫(kù)容反求水位，如此進(jìn)行迭代計(jì)算，直至假定的庫(kù)容與計(jì)算庫(kù)容相近。各月調(diào)節(jié)完成后，仍用水量平衡方程式進(jìn)行年度水量平衡計(jì)算，以檢查計(jì)算是否有誤。蒸發(fā)損失和滲漏量仍按前述方法計(jì)算。

2.用水計(jì)算

根據(jù)作物種植比例和灌溉制度計(jì)算出各月的綜合毛灌溉定額。兗州區(qū)地下水回灌工程已運(yùn)行多年，地下水回灌區(qū)地下水補(bǔ)給項(xiàng)有降雨入滲、河道入滲補(bǔ)給、山前側(cè)滲補(bǔ)給和井灌灌溉回歸等。經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，上述四項(xiàng)補(bǔ)給量之和為6828萬(wàn)m3，需水量與補(bǔ)給量之差為2662萬(wàn)m3?？紤]地下水回灌會(huì)有一定量的尾水排泄，則引水量擬定為3 400萬(wàn)m3，退水為740萬(wàn)m3。地下水回灌與作物生長(zhǎng)期無(wú)關(guān)，河道有水就引，無(wú)水不引，河道水量較大的時(shí)段為汛期，故除行洪時(shí)考慮防汛安全不引，其余時(shí)間均可相機(jī)引水。

表1 各控制斷面之間徑流分配成果表

兗州境內(nèi)有 “四壩”：一是滋陽(yáng)壩，作用是向城區(qū)河網(wǎng)生態(tài)供水，包括潭村河等，年供水量440萬(wàn)m3，根據(jù)來(lái)水情況相機(jī)引水；二是金口壩，引水通過(guò)黑風(fēng)口閘向老城區(qū)府河供水，出城后入新府河，建設(shè)新城區(qū)生態(tài)河道，年引水量200萬(wàn)m3；其他兗州城東橡膠壩、城南橡膠壩為城區(qū)生態(tài)濕地及城市重要風(fēng)景區(qū)，要求有較穩(wěn)定的景觀水位，不宜引水。

3.列表進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算

泗河現(xiàn)狀控制建筑物有黃陰集閘、泗河大閘等11處閘壩。對(duì)每個(gè)控制建筑物，設(shè)定不同的灌溉面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，求出合理的灌溉面積和可利用水量。匯總調(diào)節(jié)計(jì)算成果如表2。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，泗河流域多年平均年徑流量為44015萬(wàn)m3，上游水庫(kù)群攔蓄量為19 914.09萬(wàn)m3，各區(qū)間形成的河川徑流為24 100.9萬(wàn)m3。經(jīng)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，11處控制建筑物可利用水量為7574.3萬(wàn)m3，各閘壩蓄水量為2850.69萬(wàn)m3，總分配水量為10 424.99萬(wàn)m3，占區(qū)間河川徑流的43.3%，可利用水量占區(qū)間河川徑流的31.4%。

根據(jù)現(xiàn)狀控制工程的調(diào)算結(jié)果，金口壩以上已沒(méi)有余水可以利用，不宜再興建橡膠壩工程。而金口壩以下，因有泗河最大支流小沂河匯入，在灌溉期尚有水量可引。故在現(xiàn)狀11處控制建筑物的基礎(chǔ)上，可以按崇文大道橡膠壩、濟(jì)鄒公路橋橡膠壩、嵐?jié)废鹉z壩進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。規(guī)劃水平年除包括現(xiàn)狀的調(diào)節(jié)計(jì)算成果外，下游三壩的調(diào)節(jié)計(jì)算成果見(jiàn)表3。

規(guī)劃水平年下，14處控制建筑物可利用水量為9 180萬(wàn)m3，蓄水量為3598.19萬(wàn)m3，總分配水量為12778.99萬(wàn)m3。其中泗水縣灌溉面積 6萬(wàn)畝（15 畝=1 hm2，下同），可利用水量1 927.8萬(wàn) m3，閘壩蓄水 759.73萬(wàn) m3，分配水量為2 687.53萬(wàn)m3；曲阜市灌溉面積5萬(wàn)畝，可利用水量1 606.5萬(wàn)m3，閘壩蓄水 644.1 萬(wàn) m3，分配水量為2 250.6萬(wàn)m3；兗州區(qū)回灌 20萬(wàn)畝，自灌灌溉面積2萬(wàn)畝，可利用水量3 724.8萬(wàn) m3，閘壩蓄水1 511.26萬(wàn)m3，分配水量 5 235.56 萬(wàn) m3；濟(jì)寧高新區(qū)灌溉面積3萬(wàn)畝，可利用水量963.9 萬(wàn)m3，蓄水量 683.1 萬(wàn) m3，分配水量為1647萬(wàn)m3；濟(jì)寧城區(qū)接受兗州地下水回灌尾水958萬(wàn)m3。規(guī)劃條件下，14處控制建筑物可利用水量占河川徑流的38.1%，河川徑流可利用水量與山丘區(qū)需水量之和為29094.89萬(wàn)m3，占全流域天然徑流總量的66.1%，開(kāi)發(fā)利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通常規(guī)定的40%。

表2 現(xiàn)狀工程調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

表3 規(guī)劃方案工程調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

四、結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)泗河分水方案研究，以期實(shí)現(xiàn)泗河河川徑流水資源的優(yōu)化配置，促進(jìn)各有關(guān)縣（市、區(qū)）節(jié)約用水，樹(shù)立水資源憂患意識(shí)，提高水的利用效率和效益，實(shí)現(xiàn)水資源的合理開(kāi)發(fā)和保護(hù)，避免不必要的重復(fù)工程建設(shè)，最終目標(biāo)就是要維護(hù)河道健康生命，實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用。

[1]錢正英，張光斗，等.中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告[J].中國(guó)水利，2000（8）.

[2]矯勇.正確把握水資源配置內(nèi)涵科學(xué)制定水資源配置方案[J].中國(guó)水利，2004（19）.

[3]水利部.水量分配暫行辦法[R].2007.

[4]濟(jì)寧市統(tǒng)計(jì)局.濟(jì)寧市2013年統(tǒng)計(jì)年鑒[R].2014.

[5]濟(jì)寧市水文局.濟(jì)寧市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].2005.

[6]山東省質(zhì)監(jiān)局.山東省主要農(nóng)作物灌溉定額[S].2010.