秦延安

(陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710068)

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黨河水庫旱警水位確定方法初探

秦延安

(陜西省水文水資源勘測局，陜西 西安 710068)

摘要：旱警水位的確定，對(duì)提高水利工程調(diào)蓄能力、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。隨著全球氣候變暖，水資源日益緊缺，水利工程的旱警預(yù)測越來越重要。作為陜南的重點(diǎn)中型水庫，黨河水庫在當(dāng)?shù)氐目购岛退Y源調(diào)度工作中發(fā)揮著重要作用。通過分析黨河水庫基本概況和水庫來水量及用水量，對(duì)水庫的旱警水位確定及方法進(jìn)行了深入探討，結(jié)合水庫運(yùn)轉(zhuǎn)情況，科學(xué)地提出水庫旱警水位，以提高水庫運(yùn)轉(zhuǎn)效果。

關(guān)鍵詞：黨河水庫；旱警水位；確定；水文；分析

1概況

黨水河發(fā)源于秦嶺南麓洋縣鐵河鄉(xiāng)境內(nèi)，屬漢江一級(jí)支流，全流域面積299 km2，河流全長50.0 km，多年平均流量3.8 m3/s，最小流量0.3 m3/s，平均徑流量1.28億m3[1]。黨河水庫大壩位于陜西省洋縣洋州鎮(zhèn)周家坎村，水庫大壩高51.0 m，壩頂高程538.0 m，正常高水位529.0 m，死水位503.0 m，總庫容4190萬m3。水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇，設(shè)計(jì)洪水水位534.6 m，洪峰流量1298.0 m3/s，校核標(biāo)準(zhǔn)為1000 a一遇，校核洪水水位535.6 m，洪峰流量1982.0 m3/s。黨河水庫是以農(nóng)田灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫樞紐工程于1966年開工建設(shè)，1970年建成蓄水投入運(yùn)行。建成至今歷史最高庫水位531.42 m，出現(xiàn)在1981年8月22日，歷史最低庫水位500.62 m，出現(xiàn)在1988年12月。

2水庫來水量和現(xiàn)狀用水量

2.1黨河水庫上下游水利工程

黨河水庫壩上游建有小(Ⅱ)型水庫2座，電站1座。庫區(qū)設(shè)有4個(gè)雨量站、2個(gè)水位站[2]。黨河水庫多年平均來水量為12 942萬m3。水庫壩下距洋縣縣城約7.0 km，黨水河在洋縣縣城西部注入漢江，下游河道的允許安全泄量為350.0 m3/s。

2.2來水調(diào)查

經(jīng)過對(duì)黨河水庫1980—2010年月、年來水量和月、年用水量及用水性質(zhì)調(diào)查，黨河水庫歷年來水量統(tǒng)計(jì)見表1，歷年月、年最低水位統(tǒng)計(jì)見表2。

表1　黨河水庫歷年月、年來水量統(tǒng)計(jì)　百萬m3

續(xù)表1　百萬m3

表2　黨河水庫歷年月、年最低水位統(tǒng)計(jì)　m

續(xù)表2　m

2.3用水狀況調(diào)查

黨河水庫設(shè)計(jì)灌溉面積2734.7萬m2，有效灌溉面積1867.6萬m2，多年平均用水量為373 936萬m3。為維系和保護(hù)黨水河基本環(huán)境生態(tài)功能不受破壞，保持河段水體一定的稀釋能力，每年各個(gè)時(shí)期黨水河都要有相應(yīng)的水量保證。黨河水庫上游居民生活用水、工業(yè)用水方面還處于低水平，農(nóng)村居民生活用水多為山泉水或井水。大壩下游，有洋縣城市用水。洋縣縣城供水水源有兩個(gè)方面：一是城區(qū)地下水，目前能正常使用的深井有兩眼，日采水量為2640.00 m3；二是黨河大口井，位于黨河水庫壩下游6.00 km處河灘地，取潛層承壓水，并設(shè)計(jì)在河道埋設(shè)滲水暗管，由黨水河河道徑流補(bǔ)給，井深14.00 m，井徑10.00 m，單井涌水量208.00 m3/h，日采水量為5000.00 m3。

3旱警水位分析

根據(jù)《國家防辦旱警水位(流量)確定辦法》《陜西省抗御干旱災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》和陜西省主要江河(水庫)旱警流量(水位)確定任務(wù)及技術(shù)要求，旱警水位要以提升抗旱保障能力和預(yù)警監(jiān)測水平為目的，重點(diǎn)突出干流，兼顧部分支流，保障大中型水庫、兼顧部分小型水庫的原則開展旱警水位確定[3]。由于黨河水庫具有農(nóng)業(yè)灌溉和城市生活、工業(yè)生產(chǎn)用水等供水功能，干旱影響主要考慮農(nóng)業(yè)灌溉和環(huán)境生態(tài)，因此主要采用水位作為旱警指標(biāo)。

3.1徑流量“三性”分析

(1)代表性分析。對(duì)黨河水庫1980—2010年31 a入庫徑流量資料系列的代表性進(jìn)行分析，可知,徑流量年內(nèi)分配不均，7—10月占全年徑流量的67%，1—6月、11—12月僅占全年徑流量的33%。31 a徑流系列中包含有3個(gè)豐水時(shí)段、3個(gè)枯水時(shí)段。各周期內(nèi)均按豐、枯時(shí)段變化。因此，黨河水庫1980—2010年共31 a徑流系列中包含了2個(gè)完整周期，其累積統(tǒng)計(jì)參數(shù)已趨于穩(wěn)定，所以黨河水庫31 a徑流系列具有較好的代表性。

(2)一致性分析。黨河水庫歷年河道來水量均由降雨形成，大壩斷面以上無大中型蓄水引水工程，人類活動(dòng)對(duì)年徑流量影響不大，其多年徑流量累計(jì)曲線沒有突出點(diǎn)群，斜率基本一致，因此年徑流量系列一致性好。

(3)可靠性分析。通過對(duì)黨河水位過程線，斷面、流速測驗(yàn)及計(jì)算方法，水位流量關(guān)系曲線及高水延長方法等進(jìn)行審查分析，認(rèn)為年徑流系列符合可靠性要求，推算的水庫來水系列是可靠的。

3.2黨河水庫來水量分析計(jì)算

根據(jù)黨河水庫年入庫徑流系列1980—2010年入庫徑流量，分析的水庫多年平均來水總量為12 940萬m3，按偏旱年景75%設(shè)計(jì)頻率分析計(jì)算，來水量為7290萬m3，按干旱年景95%設(shè)計(jì)頻率分析計(jì)算為3778萬m3。

3.3需水量分析

根據(jù)調(diào)查，目前，黨河水庫用水主要為農(nóng)業(yè)灌溉和下游河道生態(tài)基流。黨河水庫灌區(qū)取水流量為20 m3/s，多年平均引水量為3739萬m3。河道生態(tài)需水量的計(jì)算選用了兩種計(jì)算方法：一是根據(jù)水庫2001—2010年10 a來水量資料，水庫下游環(huán)境生態(tài)需水量采用10%的多年平均流量法，其多年平均流量為3.85 m3/s，下游環(huán)境生態(tài)需水量為0.385 m3/s；二是取逐年最小月來水量的90%保證率,在逐年的月、年來水量資料系列中，挑選最小的月來水量，得到實(shí)測最小月來水量系列，組成頻率分析計(jì)算樣本，采用頻率計(jì)算程序，進(jìn)行頻率分析計(jì)算。計(jì)算出月最小來水量的90%保證率的黨河水庫月生態(tài)來水量為75.1萬m3，年平均流量為0.286 m3/s。綜合兩種方法計(jì)算結(jié)果，確定河道生態(tài)需水量為0.300 m3/s。

3.4應(yīng)供水量分析

黨河水庫各月應(yīng)供水量等于月用水總量(農(nóng)業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)需水之和)與黨河水庫各月設(shè)計(jì)頻率來水量之差。當(dāng)來水量大于等于月用水總量時(shí)，來水量滿足用水需求，水庫應(yīng)供水量為零。當(dāng)來水總量小于月用水總量時(shí)，其差值為水庫應(yīng)供水量。根據(jù)各月用水總量及各月水庫來水量分析計(jì)算各月應(yīng)供水量，其中按75%偏旱年來水量計(jì)算的最大應(yīng)供水量為7291萬m3；按95%干旱年景來水量計(jì)算的最大應(yīng)供水量為3778萬m3。

3.5旱警水位確定

黨河水庫為年調(diào)節(jié)水庫，根據(jù)《旱警水位(流量)確定辦法》，水庫旱警水位逐月滑動(dòng)計(jì)算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對(duì)應(yīng)的水庫水位作為依據(jù)，并考慮庫內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。按設(shè)計(jì)最不利95%干旱年進(jìn)行水量分析計(jì)算，各月應(yīng)供水量計(jì)算結(jié)果見表3。

表3　黨河水庫各月應(yīng)供水量分析計(jì)算表　百萬m3

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，8月份黨河水庫應(yīng)供水量為1268萬m3，加上死庫容228萬m3，庫容為1496萬m3，對(duì)應(yīng)庫水位為525.40 m。根據(jù)黨河水庫近10 a實(shí)際運(yùn)行情況和設(shè)計(jì)95%的典型代表年1999年平均最低水位510.18m的情況，綜合確定黨河水庫旱警水位為519.00 m，高于死水位16.00 m，對(duì)應(yīng)的庫容量為717萬m3，可用水資源量為489萬m3。

4結(jié)論

根據(jù)黨河水庫1980—2010年31 a歷年月、年最低水位資料統(tǒng)計(jì)，低于旱警水位次數(shù)統(tǒng)計(jì)見表4。

表4　低于旱警水位出現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表　次

(1)干旱預(yù)警區(qū)間分析:最低水位低于旱警水位519.00 m主要出現(xiàn)在5—8月，5月、6月為灌溉供水期；7月、8月為防汛而騰空部分庫容，因此干旱預(yù)警區(qū)間設(shè)為5—6月份。

(2)重現(xiàn)期分析:以5—6月份分析，共16 a低于旱警水位，頻率次為50%，為2 a一遇；以灌溉供水期開始的5月份分析，頻率次為28.1%，近3 a一遇。

(3)控制參數(shù)分析:本次確定的黨河水庫旱警水位為519.00 m，高于渠道取水水位(503.00 m)、水庫死水位(503.00 m)16.00 m。低于汛限水位(529.00 m)、正常高水位(529.00 m)10.00 m，其對(duì)應(yīng)旱警庫容717萬m3，占正常庫容量的35%。

(4)用水需求分析:根據(jù)黨河水庫灌溉和生態(tài)的用水需求,月平均用水量為387萬m3，489萬m3水可供使用大約1個(gè)多月。

綜合評(píng)定，黨河水庫旱警水位519.00 m基本合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]冀飛.洋縣黨河水庫正常溢洪道出口消能設(shè)計(jì)[J].陜西水利，2011(3)：121-122.

[2]曹亞莉，王耀偉.混凝土防滲墻在洋縣黨河水庫大壩防滲處理中的應(yīng)用[J].陜西水利，2012(4)：111-112.

中圖分類號(hào)：TV697.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)01-0066-05

作者簡介：秦延安(1977-)，男，工程師，主要從事水文水資源、水文情報(bào)工作。E-mail：qinyanan2003@163.com