蒙劍婷

（陜西省漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計(jì)院，陜西漢中723000）

龍門埡水庫灌區(qū)水量平衡調(diào)節(jié)計(jì)算

蒙劍婷

（陜西省漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計(jì)院，陜西漢中723000）

龍門埡水利水電樞紐工程位于漢中市南鄭縣，系由漢江一級(jí)支流漾家河上段筑壩引水，向相鄰流域濂水河紅廟灌區(qū)補(bǔ)水，同時(shí)向本流域下游灌區(qū)補(bǔ)水，該補(bǔ)水灌區(qū)分布在不同流域，且是多水源、多渠首、蓄、引相結(jié)合、長藤結(jié)瓜式的的聯(lián)合灌區(qū)，如何準(zhǔn)確計(jì)算灌區(qū)的缺水量直接影響水庫工程規(guī)模。文中通過分析各灌區(qū)蓄、引設(shè)施的用水關(guān)系，將其合并歸類，劃分流域面積，分別進(jìn)行供需水平衡計(jì)算，確定各灌區(qū)缺水過程，進(jìn)一步確定水庫興利庫容，本文提供的計(jì)算思路對(duì)大中型聯(lián)合灌區(qū)的灌溉用水過程計(jì)算具有重要參考意義。

龍門埡、興利調(diào)節(jié)、聯(lián)合灌區(qū)

1 工程概況

龍門埡水利水電樞紐工程系由漾家河上段筑壩引水，向濂水河紅廟灌區(qū)15.33萬畝農(nóng)田補(bǔ)水，同時(shí)向本流域下游勉縣幸福渠、天堰灌區(qū)3.9萬畝農(nóng)田補(bǔ)水，并結(jié)合發(fā)電的?。?）型跨流域引水綜合利用工程。龍門埡水庫灌區(qū)總灌溉面積19.23萬畝，其中，紅廟灌區(qū)15.33萬畝，勉縣幸福渠灌區(qū)2.11萬畝，天堰渠灌區(qū)1.79萬畝。灌區(qū)水量平衡計(jì)算是以在設(shè)計(jì)灌溉保證率（P=75%）時(shí)滿足各灌區(qū)灌溉用水要求的同時(shí)滿足龍門埡壩址下游河道生態(tài)基流為原則。先利用灌區(qū)的自產(chǎn)水、池塘調(diào)蓄、河道堰引水等水利設(shè)施作調(diào)節(jié)計(jì)算，不足部分由龍門埡水庫補(bǔ)給。

2 灌區(qū)情況

2.1 紅廟灌區(qū)

紅廟灌區(qū)是多水源、多渠首、蓄、引相結(jié)合、長藤結(jié)瓜式的的聯(lián)合灌區(qū)，紅廟水庫位于濂水河上游，是灌區(qū)主要供水水源。總庫容3381萬m3，其中興利庫容2065萬m3，死庫容225萬m3，滯洪庫容1091萬m3。灌區(qū)有?。ㄒ唬┬退畮?座，分別是強(qiáng)家灣、陳家村、華山溝、鐵爐溝、鳳凰山水庫。灌區(qū)有小（二）型水庫17座，總控制流域面積37.32 km2，總庫容671.20萬m3，總興利庫容521.33萬m3，總死庫容7.3萬m3，總灌溉面積2.26萬畝。灌區(qū)有水塘1796口，合計(jì)調(diào)蓄庫容為380萬m3。在濂水河上有7條河道堰，與支、干渠共同組成灌溉網(wǎng)絡(luò)。紅廟灌區(qū)總灌溉面積15.33萬畝，其中紅廟水庫+強(qiáng)家灣水庫灌溉面積6.94萬畝，?。ㄒ唬┛偣喔让娣e2.22萬畝，小（二）型水庫2.26萬畝，7條河道堰+1796座池塘灌溉面積3.91萬畝。

2.2 幸福渠、天堰灌區(qū)

勉縣幸福渠渠首位于元墩水文站上游約6 km的河道右岸，控制流域面積249 km2。灌區(qū)跨越勉縣阜川，元墩、鎮(zhèn)川三鎮(zhèn)的2.11萬畝農(nóng)田。天堰灌區(qū)地處漾家河下游元墩至小中壩，灌溉溫泉鎮(zhèn)1.79萬畝農(nóng)田，天堰灌區(qū)是多源頭引水結(jié)合池塘蓄水的民營灌區(qū)，主要有白馬堰、馬家堰、金功堰、凈水堰等九條堰組成，總長50.67 km。

3 灌區(qū)供需水量平衡計(jì)算原則

3.1 南鄭縣紅廟灌區(qū)缺水量計(jì)算

紅廟灌區(qū)多種水利設(shè)施交叉作用，情況復(fù)雜，特別是部分灌區(qū)水庫既可給灌區(qū)補(bǔ)水，也可直接灌溉干渠以上及以下部分農(nóng)田，控制灌溉面積很難界定，故將灌區(qū)分為四部分進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算：

（1）紅廟水庫+強(qiáng)家灣水庫，紅廟水庫是本灌區(qū)的主要水源工程，直接控制灌溉該面積3.62萬畝。強(qiáng)家灣水庫盡管集雨面積小，僅9.5 km2，但控制灌溉面積達(dá)3.32萬畝，其主要靠紅廟水庫通過紅廟東干渠補(bǔ)水，兩個(gè)水庫聯(lián)合運(yùn)用，故將其劃分為一個(gè)片區(qū)。同時(shí)，紅廟水庫通過東西干渠向灌區(qū)部分?。ㄒ唬┬秃托。ǘ┬退畮煅a(bǔ)水，故將?。ㄒ唬┬退畮旌托。ǘ┬退畮斓娜彼坑?jì)入紅廟水庫的用水量。

（2）?。ㄒ唬┬退畮欤鄥^(qū)有5座?。ㄒ唬┬退畮?，強(qiáng)家灣水庫和紅廟水庫聯(lián)合調(diào)節(jié)，將陳家村、鳳凰山、華山溝、鐵爐溝水庫分別進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算其缺水量。

（3）小（二）型水庫，灌區(qū)共有17座?。ǘ┬退畮欤孔畮炜刂屏饔蛎娣e和灌溉面積較小，將17座?。ǘ┬退畮煲暈檎w，聯(lián)合進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。

（4）河道堰和池塘，灌區(qū)在濂水河上有7條河道堰，1796座池塘，其灌溉面積很難界定，故將其看做整體進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，河道堰無調(diào)蓄能力，其缺水部分首先由池塘補(bǔ)給，超過池塘補(bǔ)充能力的缺水部分即為河道堰的缺水。

3.2 勉縣幸福渠、天堰渠灌區(qū)缺水量計(jì)算原則

勉縣幸福渠渠首位于漾家河流域元墩水文站上游，控制區(qū)間流域面積121 km2，灌溉面積2.11萬畝農(nóng)田，天堰灌區(qū)地處漢江支流漾家河下游元墩至小中壩，控制區(qū)間流域面積為317 km2，灌溉面積1.79萬畝農(nóng)田。幸福、天堰灌區(qū)均為低壩引水，無調(diào)蓄能力，其在用水高峰期的缺水即為龍門埡水庫的用水過程。

4 各灌區(qū)用水過程計(jì)算

灌溉用水過程：根據(jù)各灌區(qū)的灌溉面積、土壤類別、作物種植比例、灌溉水利用系數(shù)，擬定灌溉制度，求出各灌區(qū)保證率P=75%的灌溉用水過程[1]。

河道生態(tài)需水量分析：河道生態(tài)環(huán)境需水量主要考慮維護(hù)河流基本生態(tài)和污染自凈的基礎(chǔ)流量。由于漾家河流域植被良好，本地區(qū)屬水資源較豐富地區(qū)，因此采用年平均流量的10%作為生態(tài)流量，則龍門埡水庫壩址處的生態(tài)流量為0.41 m3/s，年平均生態(tài)水量為1292萬m3。幸福、天堰灌區(qū)位于漾家河下游，紅廟灌區(qū)位于濂水河下游，該地區(qū)植被較好，雨量充沛，當(dāng)河道來水大于灌溉需水量時(shí)多余水量就會(huì)回到河道下游，并考慮到灌區(qū)回歸水利用的因素，河道不會(huì)斷流，故在進(jìn)行三灌區(qū)的缺水量計(jì)算時(shí)可不考慮生態(tài)用水。

5 來水過程的計(jì)算

5.1 紅廟灌區(qū)設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

位于濂水河上游的紅廟水庫是灌區(qū)的主要供水水庫，其通過紅廟東西干渠向下游部分水庫補(bǔ)水，或者直接向灌區(qū)供水，以調(diào)節(jié)整個(gè)灌區(qū)的供需水量平衡。灌區(qū)內(nèi)有?。ㄒ唬┬退畮?座，?。ǘ┬退畮?7座及1796口池塘。在濂水河上有7條河道堰，與干、支渠共同組成灌溉網(wǎng)絡(luò)。故灌區(qū)年徑流量可分為以下幾部分計(jì)算：

5.1.1 紅廟水庫入庫設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

紅廟水庫控制流域面積121.3 km2，1960年5月建成蓄水，至今已積累長達(dá)近50年的入、出庫徑流資料。本次入庫設(shè)計(jì)年徑流采用水庫實(shí)測的1963~2008年入庫徑流資料。按水文年進(jìn)行頻率計(jì)算，求得水庫不同保證率年徑流量[2]。

5.1.2 ?。ㄒ唬?、?。ǘ┬退畮煸O(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

對(duì)無實(shí)測資料的?。ㄒ唬┬?、小（二）型水庫的可供水量計(jì)算，采用徑流深等值線法計(jì)算其設(shè)計(jì)年徑流量[2]。

5.1.3 水塘可供水量計(jì)算采用復(fù)蓄次數(shù)法計(jì)算。

1796座池塘，合計(jì)有效庫容380萬m3，水塘復(fù)蓄次數(shù)p=75%時(shí)取1.5。水塘補(bǔ)水量為570萬m3。

5.1.4 紅廟灌區(qū)河道堰設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

紅廟灌區(qū)在濂水河上有7條河道堰，分布在紅廟壩址以下到河口的河段上，由于7條河道堰逐級(jí)取水，故其對(duì)河道天然來水的利用率較高，考慮回歸水等因素，將紅廟水庫以下流域面積561.7 km2扣除?。ㄒ唬⑿。ǘ┬退畮炝饔蛎娣e后為469.6 km2全部計(jì)入河道堰的流域面積，其設(shè)計(jì)年徑流量采用徑流深等值線法推求[2]。

5.2 幸福渠、天堰灌區(qū)設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算

幸福渠、天堰灌區(qū)均屬無實(shí)測水文資料區(qū)域，其集水面積的設(shè)計(jì)年徑流采用相似流域水文比擬法計(jì)算，即以位于漾家河下游的元墩水文站為參證站，根據(jù)該站長達(dá)46年的實(shí)測徑流資料計(jì)算其設(shè)計(jì)年徑流，再經(jīng)流域面積和降水量修正，以求得幸福渠、天堰灌區(qū)設(shè)計(jì)年徑流[2]。

5.3 設(shè)計(jì)用水過程

由于紅廟入庫流量統(tǒng)計(jì)的時(shí)段僅為月，故以所選的江西營站的三個(gè)代表年的徑流年內(nèi)分配比例為參照，對(duì)濂水河流域的紅廟水庫、?。ㄒ唬⑿。ǘ┬退畮旌秃拥姥逷=75%的設(shè)計(jì)年徑流量進(jìn)行分配，求得其設(shè)計(jì)來水過程[2]。

漾家河流域的龍門埡水庫壩址、幸福渠、天堰渠灌區(qū)設(shè)計(jì)來水過程，是以選定的元墩站P=75%的三個(gè)代表年的徑流資料，分別求出年內(nèi)分配比例，再乘以各控制斷面的P=75%的設(shè)計(jì)年徑流量而得。

6 龍門埡興利調(diào)節(jié)計(jì)算

以南鄭縣紅廟灌區(qū)及勉縣幸福渠、天堰灌區(qū)在設(shè)計(jì)灌溉保證率（P=75%）時(shí)滿足各灌區(qū)的缺水量為龍門埡水庫灌溉用水量，采用設(shè)計(jì)代表年法作庫興利節(jié)計(jì)算[3]。

龍門埡水庫庫區(qū)及壩址屬于中等偏好的地址條件，其年滲透量較小，漾家河流域氣候濕潤，降雨充沛，蒸發(fā)量較少，在對(duì)龍門埡水庫在進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，水面蒸發(fā)和滲漏量損失按經(jīng)驗(yàn)取月平均庫容的0.75%。

龍門埡水庫的水利調(diào)節(jié)計(jì)算考慮了生態(tài)基流，包括幸福、天堰灌區(qū)的灌溉用水，任何時(shí)候放入下游河道的總流量不低于0.41 m3/s，即當(dāng)下游灌區(qū)的灌溉需水量為零時(shí)，水庫需放生態(tài)流量0.41 m3/s；當(dāng)下游灌區(qū)的灌溉用水大于0.41 m3/s時(shí)，水庫向下游的補(bǔ)水等于下游灌區(qū)的灌溉用水；當(dāng)下游灌區(qū)的灌溉用水大于零小于0.41 m3/s，水庫除了補(bǔ)充下游灌溉用水外，還需補(bǔ)充一部分生態(tài)基流，但總流量等于0.41 m3/s。

龍門埡水庫的水利調(diào)節(jié)計(jì)算得龍門埡水庫興利庫容為767萬m3。

7 結(jié)論

對(duì)于多水源、多渠首、蓄、引相結(jié)合、長藤結(jié)瓜式的的聯(lián)合灌區(qū)，理清灌區(qū)內(nèi)各水庫、低堰、灌渠之間的關(guān)系，合理的劃分計(jì)算片區(qū)，是準(zhǔn)確進(jìn)行灌區(qū)水量平衡計(jì)算的前提。

[1]GB 50288-99，灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，1999.

[2]陜西省漢中地區(qū)水電局，漢中地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)[M].1988.

[3]周之豪，水利水能規(guī)劃第二版[M].北京.中國水利水電出版社，1996.

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1673-9000（2017）03-0150-02

2017-04-06

蒙劍婷（1986-），女，漢族，陜西旬邑縣人，助理工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。