林榮軍，霍德舟，孫士國

（1.山東省水利廳，山東 濟南250014；2.威海市水務(wù)局，山東 威海264200）

旱限水位是指江河湖庫水位持續(xù)偏低，流量或水量持續(xù)偏少，可能影響城鎮(zhèn)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等用水安全，應采取抗旱措施的水位。旱限水位是確定江河湖庫干旱預警等級的重要指標，也是啟動抗旱應急響應級別的重要依據(jù)。山東省屬于資源型缺水區(qū)域，降水豐枯不均，“十年九旱”是基本省情，隨著全球氣候變化及城鎮(zhèn)化、工業(yè)化加速推進，供水形勢愈加嚴峻。特別是2015年以來膠東地區(qū)連續(xù)干旱，水利工程蓄水持續(xù)偏少，對當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生了一定影響。準確掌握小型水庫蓄水情況，針對不同用水戶需水量綜合分析確定旱限水位，做好干旱預警，實現(xiàn)旱災防御關(guān)口前移，為旱災防御指揮決策提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐意義重大。

1 水庫概況

本文共涉及榮成市7座小型水庫，均為土石壩，壩高7～25 m，控制流域面積均較??；其中逍遙水庫、林村水庫為小（1）型，承擔城鎮(zhèn)生活供水和農(nóng)業(yè)灌溉功能，其余5座水庫為?。?）型，只有農(nóng)業(yè)灌溉功能。7座水庫總設(shè)計灌溉面積1 936.1 hm2，城鎮(zhèn)供水覆蓋人口9.5萬人。

2 旱限水位分析

根據(jù)《旱限水位（流量）確定辦法》，旱限水位的確定綜合考慮水庫承擔的城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境生態(tài)等供水需求，結(jié)合考慮設(shè)計來水情況綜合分析，以逐月滑動計算的水庫應供水量與死庫容之和的最大值對應的水庫水位來確定，并考慮水庫取水設(shè)施的高程。

2.1 水庫來水分析

各水庫壩址上游集水面積除兩座?。?）型水庫超過5 km2外，其余水庫壩址以上集水面積均小于5 km2，各水庫均無實測水文、氣象資料。臨近區(qū)域也缺乏小流域測站。根據(jù)當?shù)厮臍庀筇攸c，本次分析采用雨量資料計算各水庫來水。

2.1.1 降雨分析

根據(jù)《山東省水文圖集》、威海市榮成雨量站、鮑村水文站歷年各月降雨量資料，統(tǒng)計分析了不同時期的多年平均降雨量變化情況。根據(jù)統(tǒng)計分析，不同時段各站多年平均年降雨量有一定變化，1970年以后的多年平均年降雨量小于《山東省水文圖集》所采用的1970年以前的多年平均降雨量，結(jié)合查圖數(shù)據(jù)分析榮成站1970年后的多年平均降雨量為查圖值的89.3%，鮑村站1970年后的多年平均降雨量為查圖值的95.3%。

2.1.2 徑流分析

1）設(shè)計代表年徑流計算：本次各水庫設(shè)計徑流采用《山東省水文圖集》進行查算，先通過“山東省多年平均徑流深及Cv值等值線圖”查算出各水庫壩址以上流域型心處的多年平均徑流深及Cv值，Cs與Cv的倍比取2.0。結(jié)合前述本區(qū)域相關(guān)站點（威海鮑村站）不同時段多年平均降雨量，用多年平均降雨量的變化系數(shù)對從圖集查算的各水庫多年平均徑流深進行修正（修正系數(shù)取0.94）。根據(jù)修正后多年平均徑流深及查算的Cv值，在皮爾遜III型曲線的模比系數(shù)Kp值表（Cs=2.0Cv）中查算出各設(shè)計頻率的Kp值，然后推算出各設(shè)計代表年的設(shè)計年徑流值。

2）設(shè)計代表年徑流月分配計算：各水庫設(shè)計徑流年內(nèi)分配表參照《山東省水文圖集》中區(qū)域代表站年內(nèi)月分配比例進行分配。

2.2 水庫用水分析

1）灌溉用水分析。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，7座水庫均有灌溉功能，灌溉時間為每年3～6月。榮成市屬于溫帶季風氣候，且都處于山東沿海，水庫相距不遠，灌溉制度和種植結(jié)構(gòu)相近，本處以逍遙水庫灌區(qū)灌溉定額作為計算依據(jù)。

逍遙水庫灌區(qū)內(nèi)主要作物為冬小麥、夏玉米、春玉米和春花生，其作物種植比例分別為0.7、0.7、0.1、0.2，則復種指數(shù)為1.70。逍遙水庫灌區(qū)多年平均（1959—2011年）灌溉凈定額每畝為170 m3，灌區(qū)灌溉成果與當?shù)囟嗄赀M行灌水的實踐經(jīng)驗和灌區(qū)試驗資料相吻合。灌溉利用系數(shù)采用0.65。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于氣候和種植習慣，當?shù)毓喔葧r間為每年3～6月，其他時間無灌溉。

2）城鎮(zhèn)供水分析。逍遙水庫城鎮(zhèn)供水規(guī)模為每日1.5萬m3，多年平均供水量300萬m3，供水保證率95%。林村水庫城鎮(zhèn)供水規(guī)模為每日0.5萬m3，供水保證率95%。

3）生態(tài)用水分析。根據(jù)《河道生態(tài)用水環(huán)境影響評價技術(shù)指南》和《水電水利建設(shè)項目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設(shè)施環(huán)境影響評價技術(shù)指南（試行）》：采用維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量計算方法中的水文學法，河道下泄生態(tài)流量不得小于壩址處多年平均流量的10%。

4）蒸發(fā)水量。由于水庫水面面積大，水面蒸發(fā)是不能忽略的問題，查詢《山東省水文圖集》中多年平均陸上水面蒸發(fā)量等值線圖，計算各水庫逐月蒸發(fā)量。

2.3 旱限水位的分析確定

1）水庫應供水量計算。以逐月作為計算單元，水庫應供水量為用水戶需水總量與水庫天然來水量之差。計算方法為分析每個自然月水庫的天然來水量和用水戶需水總量（城鎮(zhèn)供水量＋農(nóng)業(yè)灌溉水量＋生態(tài)用水量＋蒸發(fā)量）。當天然來水量≥用水戶需水總量時，表示該月天然來水量可以滿足用水需求，水庫不需供水（實際情況是水庫仍在供水，只是不消耗已有蓄水量）。當天然來水量＜用水戶需水總量時，表示天然來水無法滿足用水需求，需要水庫供水補足水量差額，水量差額即為水庫應供水量。

2）旱限水位庫容。根據(jù)分析計算，7座水庫的應供水量最大值分別發(fā)生在3月、5月、6月，根據(jù)《旱限水位（流量）確定辦法》規(guī)定，旱限水位庫容為以逐月滑動計算的水庫應供水量與死庫容之和的最大值。

3）旱限水位的確定及合理性分析。根據(jù)每座水庫的水位-庫容曲線，找出了水庫應供水量與死庫容之和的最大值對應的水位，即為旱限水位。復核成果見表1。

表1 小型水庫旱限水位與放水建筑物高程比較表

根據(jù)表1分析比較，7座水庫的旱限水位均大于放水建筑物高程，故旱限水位的確定是合理的。

3 旱限水位的應用

3.1 抗旱預警

當水庫水位降至旱限水位時，水庫蓄水將小于用水，即將出現(xiàn)水短缺，結(jié)合中短期天氣預報，縣級水利部門可發(fā)出抗旱預警?？刹扇〖訌姽?jié)約用水，限制普通農(nóng)業(yè)用水，優(yōu)先確保城鎮(zhèn)居民用水和高效農(nóng)業(yè)用水，制定打井計劃等抗旱措施。當水庫水位降至旱限水位以下至死水位之間時，水庫蓄水遠小于用水，水量不能滿足需求，干旱已經(jīng)發(fā)生，結(jié)合中短期天氣預報，要立即采取優(yōu)先保障居民用水、限時供水、新打機電井、限制農(nóng)業(yè)用水等各類應急抗旱措施。當水庫水位接近死水位時，要立即啟動針對居民用水戶的應急調(diào)水送水工作，保障居民基本正常生活。為了直觀表示水庫水情，分別用藍色、黃色、橙色、紅色標識不同情況下的水位狀態(tài)，預警數(shù)據(jù)及標識見表2。

3.2 區(qū)域旱情的反映

根據(jù)山東省旱情發(fā)展規(guī)律，與強降雨會發(fā)生在局部較小的區(qū)域不同，自然情況下干旱的發(fā)生常常是一個較大區(qū)域，特別是重特大干旱更是區(qū)域性的。由于小型水庫蓄水庫容較小，不能抵御大的干旱。因此，榮成市7個小型水庫的旱情基本能夠反映膠東半島東部的情況，利于省、市水利部門準確及時掌握區(qū)域旱情，以便及早做出相應抗旱工作部署。

本次項目對7座小水庫均安裝了實時雨水情監(jiān)測設(shè)施，其中水情監(jiān)測可實時掌握從死水位到校核洪水位的水位變化，不僅用于干旱預警，同時可用于水庫防洪預警。水位監(jiān)控數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)绞　⑹兴禐暮Ψ烙鶖?shù)據(jù)庫，省、市、縣三級水旱災害防御工作人員可通過水旱災害防御信息化平臺或手機APP快速便捷查詢實時水位及是否溢洪、溢洪水深等，以便及時采取洪水防御應對措施。

表2 小型水庫水位預警數(shù)據(jù)表m