張 灝

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，太原030024）

1 流域及水庫(kù)概況

文峪河為汾河的一級(jí)支流，發(fā)源于山西省呂梁市交城縣關(guān)帝山，流經(jīng)交城、文水、汾陽(yáng)，于孝義市梧桐鄉(xiāng)南姚村東匯入汾河，河道全長(zhǎng)155km，流域面積4090km2，河道平均縱坡0.43%。文峪河流域東與汾河、磁窯河為鄰，西與三川河流域交界。

柏葉口壩址以上基本為變質(zhì)巖石山林區(qū)，地面覆蓋良好，屬關(guān)帝山林區(qū)，森林面積占95%。山勢(shì)西北高、東南低，主峰關(guān)帝山海撥2830.7m，至柏葉口處降為1065m，出文峪河水庫(kù)后進(jìn)入太原盆地。文峪河水庫(kù)以上石山及土石山林區(qū)占65%，植被條件較差的土石山區(qū)占15%，是文峪河水庫(kù)泥沙的主要來(lái)源，河谷川地占20%。

文峪河流域?qū)儆诎敫珊档貐^(qū)，基本氣候特征是：冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，降水主要集中在夏秋6～9月份。多年平均氣溫10.1 ℃～12.5 ℃，極端最高氣溫39.9 ℃，極端最低氣溫-27.4 ℃；多年平均降水量422.2～463.8mm，最大月降水量多發(fā)生在7、8兩個(gè)月。由于降水年內(nèi)、年際分配不均，形成了灌區(qū)春旱秋澇、旱澇交錯(cuò)和連續(xù)干旱的災(zāi)害性氣候。

在建的柏葉口水庫(kù)位于山西省呂梁市交城縣會(huì)立鄉(xiāng)柏葉口村上游500m的文峪河干流上，控制流域面積875km2，距下游已建的文峪河水庫(kù)30.7km。柏葉口水庫(kù)的任務(wù)是以城市生活和工業(yè)供水、文峪河水庫(kù)防洪為主，兼顧提高現(xiàn)有灌區(qū)的灌溉保證率、發(fā)電等綜合利用。水庫(kù)總庫(kù)容0.97億m3，其中死庫(kù)容0.02億m3，興利庫(kù)容0.86億m3。柏葉口水庫(kù)多年平均徑流量0.92億m3。

文峪河水庫(kù)位于文水縣北峪口村北文峪河出山口處，于1961年建成投入運(yùn)行，控制流域面積1876km2，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（2）型年調(diào)節(jié)水庫(kù)。多年平均徑流1.57億m3，水庫(kù)總庫(kù)容1.17億m3，興利庫(kù)容0.48億m3。設(shè)計(jì)灌溉面積3.42萬(wàn)hm2，其中河灌區(qū)2.28萬(wàn)hm2，河井雙灌區(qū)0.83萬(wàn)hm2，井灌區(qū)0.31萬(wàn)hm2。

2 來(lái)水和需水分析

2.1 水文基本資料

文峪河流域上設(shè)有岔口水文站和文峪河水庫(kù)出庫(kù)站。岔口水文站由石沙莊水文站搬遷而來(lái)，石沙莊水文站設(shè)立于1957年，1965年下遷至岔口水文站，1977～1988年增加了葫蘆河逯家?guī)r斷面的觀測(cè)，該斷面控制葫蘆河以上流域面積366km2；文峪河水庫(kù)水文站經(jīng)多次搬遷變動(dòng)，現(xiàn)為文峪河水庫(kù)出庫(kù)站，控制流域面積1876km2。

柏葉口壩址位于岔口水文站下游3km處，岔口水文站的水文資料可作為柏葉水庫(kù)水文分析的基本依據(jù)。

2.2 來(lái)水分析

選用岔口站、文峪河水庫(kù)站分析計(jì)算出柏葉口水庫(kù)和文峪河水庫(kù)1952～2006年系列多年平均天然徑流量，計(jì)算成果如表1。

表1 文峪河各站天然年徑流特征值 單位：億m3

2.3 供需水分析

供水區(qū)主要分布在文峪河水庫(kù)下游的交城、文水、汾陽(yáng)和孝義平川四縣市區(qū)的工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉用水，根據(jù)供水區(qū)水資源供需平衡分析，到2025水平年，供水區(qū)缺水量將達(dá)到2.52億m3，如表2。

表2 2025水平年供需平衡（P=50%年份）單位：億m3

由此可見，供水區(qū)水資源缺口較大，根據(jù)前述分析，文峪河水庫(kù)來(lái)水量1.57億m3，來(lái)水量小于區(qū)域內(nèi)缺水量。因此，本流域水庫(kù)供水分析在考慮水庫(kù)最大調(diào)蓄供水能力的基礎(chǔ)上，可以按以供定需考慮。

3 各水庫(kù)單獨(dú)供水量分析

柏葉口水庫(kù)和文峪河水庫(kù)為串聯(lián)水庫(kù)，若不考慮兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，則各水庫(kù)按各自的來(lái)水和水庫(kù)特征水位分析計(jì)算兩水庫(kù)的最大供水能力。

柏葉口水庫(kù)按兩種方案考慮：方案1，柏葉口水庫(kù)只供基流及城市生活和工業(yè)；方案2，考慮基流、城市生活和工業(yè)及灌溉供水。

文峪河水庫(kù)接納柏葉口水庫(kù)的下泄水量、供下游生態(tài)基流量和柏葉口水庫(kù)～文峪河水庫(kù)區(qū)間徑流后進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào)度原則為在滿足下游河道生態(tài)需水的前提下，優(yōu)先考慮農(nóng)業(yè)灌溉需水，其次為工業(yè)需水，工業(yè)需水保證率按95%考慮，灌溉需水保證率按50%考慮。此外兩座水庫(kù)供水對(duì)象均在下游文峪河水庫(kù)以下，供水方式均為自流。

根據(jù)兩庫(kù)調(diào)度原則進(jìn)行水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào)節(jié)成果如表3。經(jīng)計(jì)算到2025水平年，兩種情況計(jì)算出的兩庫(kù)總供水量最大為0.59億m3，即柏葉口水庫(kù)只供城市生活和工業(yè)，不供灌溉的工況，兩庫(kù)總供水量較大。

表3 各水庫(kù)單獨(dú)供水徑流調(diào)節(jié)計(jì)算成果 單位：億m3

4 兩水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度供水量分析

4.1 各部門對(duì)水庫(kù)調(diào)度的要求

根據(jù)柏葉口水庫(kù)的開發(fā)任務(wù)，供水要求依次為河道生態(tài)基流、城鎮(zhèn)生活和工業(yè)、灌溉用水。由于文峪河流域?qū)儆谒Y源緊缺地區(qū)，城市生活和工業(yè)用水保證率95%；農(nóng)業(yè)灌溉供水保證率50%，文峪河水庫(kù)下游河道生態(tài)和環(huán)境供水最小流量不低于文峪河水庫(kù)多年平均徑流量的10%考慮，即0.51m3/s。

4.2 供水調(diào)度方式

柏葉口水庫(kù)的供水任務(wù)通過(guò)與文峪河水庫(kù)兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，由文峪河水庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為充分利用水源，采用上、下游水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用方式。

4.2.1 汛期

柏葉口水庫(kù)作為文峪河水庫(kù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫(kù)，即先用文峪河水庫(kù)蓄水及區(qū)間來(lái)水供給生態(tài)、城市生活和工業(yè)及灌溉用水，不足部分由上游柏葉口水庫(kù)補(bǔ)充。

4.2.2 非汛期

在不增加棄水的條件下，利用文峪河水庫(kù)空出庫(kù)容進(jìn)行反調(diào)節(jié)，使上游柏葉口水庫(kù)盡可能均勻放水。

由于工業(yè)用水要求的供水保證率為95%以上，因此，在水庫(kù)臨近泄空時(shí)，水庫(kù)須預(yù)留工業(yè)供水庫(kù)容，即水庫(kù)蓄水位低于某一值時(shí)，停止向農(nóng)業(yè)供水。

根據(jù)以上原則，確定水庫(kù)運(yùn)行水位為：汛期6～9月份，文峪河水庫(kù)汛限水位按832m運(yùn)行，柏葉口水庫(kù)按1128m運(yùn)行；汛期過(guò)后柏葉口水庫(kù)蓄水至正常蓄水位1133m，文峪河水庫(kù)正常蓄水位至836.6m。當(dāng)柏葉口水庫(kù)水位降低至1115.8m時(shí)，文峪河水庫(kù)停止向農(nóng)業(yè)供水，此時(shí)僅向城市生活、工業(yè)和生態(tài)供水。

根據(jù)以上運(yùn)行水位進(jìn)行兩水庫(kù)聯(lián)合徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào)節(jié)成果如表4。

表4 兩庫(kù)聯(lián)調(diào)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算成果 單位：億m3

由表4可見，兩庫(kù)聯(lián)調(diào)后總供水量為0.83億m3，比兩庫(kù)獨(dú)立運(yùn)行多年平均增加供水量0.23億m3。

兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用和兩庫(kù)單獨(dú)運(yùn)用不同典型年供水情況對(duì)比如表5。

表5 不同典型年供水情況對(duì)比 單位：億m3

由表5可知，兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用供水量在不同典型年來(lái)水情況下，均大于兩庫(kù)單獨(dú)運(yùn)用時(shí)的供水量。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）兩水庫(kù)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)供水量0.59億m3，棄水量0.74億m3；兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用時(shí)供水量0.83億m3，棄水量0.51億m3，兩庫(kù)聯(lián)調(diào)可增加供水量0.23億m3，棄水量減少0.23億m3。

（2）從技術(shù)理論角度考慮，兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用較水庫(kù)單獨(dú)運(yùn)用，可增加其供水量，達(dá)到充分利當(dāng)?shù)厮Y源的目的。說(shuō)明在一條河流上若有串聯(lián)水庫(kù)，而當(dāng)?shù)厮Y源又十分緊缺的情況下，若具備條件，可采取兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)度的運(yùn)行方式來(lái)增加水庫(kù)的供水效益，特別是當(dāng)流域內(nèi)發(fā)生較大旱情時(shí)，上下游水庫(kù)聯(lián)調(diào)可發(fā)揮水庫(kù)聯(lián)調(diào)最大效益。但是若要實(shí)現(xiàn)同一河流水庫(kù)聯(lián)調(diào)還需從實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)上下游水庫(kù)統(tǒng)一管理，考慮同一管理成本，并通過(guò)必要的論證后方可實(shí)現(xiàn)。

［1］山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.山西省第二次水資源評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.2003.

［2］山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.山西省柏葉口水庫(kù)初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2009.

［3］山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.文峪河水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2002.

［4］本書編寫組.水文水利計(jì)算［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

［5］SL278—2002，水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范［S］.