多力坤·麥麥提

（喀什市水利局,新疆 喀什 844000）

多年調(diào)節(jié)水庫(kù)在天然水和人類用水時(shí)間及地域分配調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用,為保證調(diào)節(jié)效益,必須在水庫(kù)工程可研階段進(jìn)行多方案論證。在計(jì)算多年調(diào)節(jié)水庫(kù)興利庫(kù)容時(shí)基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的合成總庫(kù)容法應(yīng)用較頻繁,該方法既能有效克服其他方法因受到徑流量樣本長(zhǎng)度限制而造成的多年循環(huán)數(shù)量不夠及分析結(jié)果不準(zhǔn)確的弊端,又能彌補(bǔ)其他方法受人為調(diào)節(jié)嚴(yán)重而失去水文現(xiàn)象自然規(guī)律的缺陷,增強(qiáng)定線成果的準(zhǔn)確性與可靠性。

1 水庫(kù)概況

某新建小型水庫(kù)位于新疆巴楚縣紅海鄉(xiāng)東南方向葉爾羌河支流克勒青河上游,與巴楚縣城直線距離19.6 km,海拔高度1130 m～1136 m,屬于小型引水注入式平原水庫(kù)。水庫(kù)大壩設(shè)計(jì)長(zhǎng)度12.6 km,主壩和副壩長(zhǎng)度分別為10.1 km 和2.5 km；壩高最大達(dá)5.4 m,設(shè)計(jì)庫(kù)容1100×104m3。水庫(kù)每年7 月～9 月引蓄葉爾羌河水以調(diào)節(jié)并滿足下游恰瓦克鄉(xiāng)、勝利鄉(xiāng)、紅海鄉(xiāng)41.2×104畝耕地灌溉用水方面的需求。

2 研究方法

為簡(jiǎn)化分析過(guò)程,并保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,在應(yīng)用合成庫(kù)容法進(jìn)行該新建小型水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容分析時(shí)必須將興利庫(kù)容分成多年庫(kù)容與年庫(kù)容兩個(gè)量,其中,前者主要在分析和確定年際徑流調(diào)節(jié)過(guò)程中使用,而后者則主要在年內(nèi)徑流季節(jié)性變化調(diào)節(jié)過(guò)程中應(yīng)用,分別計(jì)算出多年庫(kù)容與年庫(kù)容后加總求和便得到興利庫(kù)容[1]。結(jié)合相關(guān)規(guī)范及類似工程經(jīng)驗(yàn),水庫(kù)可供水量與損失量是影響和決定興利庫(kù)容的主要因素,水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏損失量通常表現(xiàn)為蓄水量的函數(shù),其在興利庫(kù)容確定前無(wú)法計(jì)算,故確定水庫(kù)興利庫(kù)容時(shí)必須分兩種情況：

一是不考慮水庫(kù)損失量的情況。主要依據(jù)水庫(kù)所在流域來(lái)水量變差系數(shù)、設(shè)計(jì)保證率、水量調(diào)節(jié)系數(shù)等參數(shù)的實(shí)際取值,查找多年庫(kù)容線圖以進(jìn)行水庫(kù)多年庫(kù)容系數(shù)的確定,再結(jié)合相關(guān)規(guī)范換算成多年庫(kù)容值；在確定出來(lái)水量典型年的基礎(chǔ)上結(jié)合水庫(kù)可調(diào)節(jié)水量展開興利調(diào)節(jié),得出年庫(kù)容,將所得到的多年庫(kù)容和年庫(kù)容加總求和以得出不考慮水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容。

二是考慮水庫(kù)損失量的情況?；谝陨纤玫降牟豢紤]水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容及水庫(kù)調(diào)節(jié)水量系列,進(jìn)行來(lái)水量調(diào)節(jié)計(jì)算,根據(jù)所得結(jié)果分析水庫(kù)設(shè)計(jì)供水期,并推求供水期內(nèi)水庫(kù)庫(kù)容可能的損失量,將該損失量值與第一步所得不考慮水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容值合并,以得到設(shè)計(jì)興利庫(kù)容值。

分兩種情況進(jìn)行該新建小型水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容計(jì)算時(shí),水庫(kù)設(shè)計(jì)供水期的確定存在困難,蒸發(fā)滲漏損失量計(jì)算時(shí)所使用的蓄水量主要根據(jù)第一步求得的不考慮水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容調(diào)節(jié)生成,且為近似估算。為此,必須進(jìn)一步進(jìn)行合成庫(kù)容法所得該新建小型水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容值的檢驗(yàn),以保證結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

3 研究過(guò)程及結(jié)果

3.1 壩址來(lái)水量分析

克勒青河上游無(wú)水文測(cè)站,也無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料,根據(jù)《新疆地表水資源》中所規(guī)定的徑流深等值線可以查算到該新建小型水庫(kù)徑流深182 mm,壩址以上集水面積20.1 km2,壩址處多年徑流量均值結(jié)果為252.7 萬(wàn)m3,年流量均值0.084 m3/s。根據(jù)CV、CS/CV等值線圖可以查得該新建小型水庫(kù)壩址處CV取值為0.5,CS取值為2.0 CV,保證率P=90%設(shè)計(jì)年徑流量值109.4×104m3。因缺少水文觀測(cè)資料,該新建水庫(kù)根據(jù)降水量年內(nèi)分配比例進(jìn)行壩址徑流年內(nèi)分配,具體分配結(jié)果見表1。

表1 新建水庫(kù)壩址徑流年內(nèi)分配結(jié)果

3.2 需水量分析

該新建小型水庫(kù)北調(diào)紅海鄉(xiāng)農(nóng)村引水工程項(xiàng)目區(qū)2025 年預(yù)計(jì)人口可達(dá)4.54 萬(wàn)人,包括1.28 萬(wàn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口和3.26 萬(wàn)的農(nóng)村人口；集中養(yǎng)殖3.46 萬(wàn)頭牲畜,包括2.82 萬(wàn)頭大牲畜和0.64 萬(wàn)頭小牲畜。紅海鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民設(shè)計(jì)生活用水定額為80 L/（人·d）,大小牲畜設(shè)計(jì)飲用水定額為45 L/（頭·d）和12 L/（頭·d）。結(jié)合類似農(nóng)村供引水工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),按照10%確定管網(wǎng)漏損率,項(xiàng)目區(qū)2025 年全年紅海鄉(xiāng)生活用水總量為158.4×104m3。

水庫(kù)所在流域來(lái)水量年內(nèi)變化大,且該新建水庫(kù)壩址區(qū)積水面積小,在確定生態(tài)需水量時(shí)只需考慮河道內(nèi)生態(tài)需水量即可,并根據(jù)保證率P=90%的最枯月流量均值確定。結(jié)合流域徑流年內(nèi)分配過(guò)程,12 月為最枯月份,其所對(duì)應(yīng)的水庫(kù)壩址區(qū)生態(tài)徑流0.004 m3/s,則可以得到年生態(tài)用水量值為9.7×104m3。

綜合考慮新建小型水庫(kù)北調(diào)紅海鄉(xiāng)農(nóng)村引水工程項(xiàng)目區(qū)生活用水總量和生態(tài)用水量后可以得出,該新建水庫(kù)年供水量應(yīng)為168.1×104m3。

考慮到該新建小型水庫(kù)受益范圍內(nèi)紅海鄉(xiāng)農(nóng)村生活需水年內(nèi)分配較為均勻的實(shí)際,應(yīng)當(dāng)結(jié)合其農(nóng)村居民月生活需水量確定年內(nèi)實(shí)際需水過(guò)程,具體見表2。

表2 紅海鄉(xiāng)農(nóng)村年內(nèi)生活需水過(guò)程

3.3 興利庫(kù)容計(jì)算

該新建小型水庫(kù)位于葉爾羌河支流克勒青河上游,壩址處保證率P=90%設(shè)計(jì)年徑流量109.4×104m3,比規(guī)劃水平年需水量168.1×104m3小,為滿足供水需求,水庫(kù)必須多年調(diào)節(jié)。水庫(kù)所在流域無(wú)實(shí)測(cè)水文資料,也不具備應(yīng)用長(zhǎng)系列時(shí)歷法興利調(diào)節(jié)的條件,為此,本文主要采用合成庫(kù)容法分析多年庫(kù)容和年庫(kù)容,多年庫(kù)容通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法計(jì)算,年庫(kù)容則采用時(shí)歷法確定,兩個(gè)庫(kù)容加總后一并考慮水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失,便可得到水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容。

3.3.1 不考慮水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容

計(jì)算年調(diào)節(jié)庫(kù)容時(shí)所采用的時(shí)歷法對(duì)于水文資料缺乏地區(qū)無(wú)法準(zhǔn)確選定來(lái)水系列,而本文則選取來(lái)水量和需水量一致、來(lái)水過(guò)程和多年平均來(lái)水過(guò)程一致的年份,根據(jù)時(shí)歷法累計(jì)供水期各時(shí)段不足水量[2]進(jìn)行該小型水庫(kù)規(guī)劃年興利庫(kù)容的確定。計(jì)算結(jié)果見表3,該新建水庫(kù)壩址處年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容值為59.7×104m3。

表3 該小型水庫(kù)規(guī)劃年水資源月供需平衡情況

通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行該小型水庫(kù)多年庫(kù)容計(jì)算,即根據(jù)所求出的調(diào)節(jié)系數(shù)和保證率,查圖并計(jì)算多年庫(kù)容調(diào)節(jié)系數(shù),具體步驟如下：

由新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院所提供的水庫(kù)入流參數(shù)CV及設(shè)計(jì)保證率,通過(guò)查普列什柯夫線可以得到壩址處多年庫(kù)容調(diào)節(jié)系數(shù)β多為0.26,并根據(jù)下式確定小型水庫(kù)多年庫(kù)容：

式中：V多為小型水庫(kù)多年庫(kù)容,104m3；β多為壩址處多年庫(kù)容調(diào)節(jié)系數(shù),取0.26；W多年平均為多年平均徑流量,104m3。

可以得到小型水庫(kù)多年庫(kù)容為63.5×104m3。

綜合以上分析,考慮水庫(kù)壩址處年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容及多年庫(kù)容的水庫(kù)興利庫(kù)容為123.2×104m3。

3.3.2 考慮水庫(kù)損失量的興利庫(kù)容

通過(guò)庫(kù)水面蒸發(fā)滲漏損失深度均值與水庫(kù)水面面積均值的乘積計(jì)算水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量。

（1）蒸發(fā)滲漏損失深度

特定時(shí)段內(nèi)水庫(kù)水面蒸發(fā)損失深度一般按照下式計(jì)算：

水庫(kù)水面蒸發(fā)損失深度=折算系數(shù)×蒸發(fā)皿蒸發(fā)量-（降水-徑流）

當(dāng)采用75 cm～100 cm 口徑蒸發(fā)皿時(shí)折算系數(shù)取0.75～0.80；采用20 cm 口徑時(shí),折算系數(shù)取0.6；使用300 cm 以上大口徑蒸發(fā)皿時(shí)折算系數(shù)取1.0。蒸發(fā)皿蒸發(fā)量為水庫(kù)壩址附近氣象站小口徑蒸發(fā)皿實(shí)際蒸發(fā)量,mm；降水和徑流則為壩址附近同期降水量與徑流深,mm。新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院所計(jì)算得該新建小型水庫(kù)多年蒸發(fā)皿（口徑20 cm）平均蒸發(fā)量為1299.8 mm,多年降水量均值498.5 mm,多年徑流深178 mm,所以該新建小型水庫(kù)水面蒸發(fā)損失深度應(yīng)為467 mm。根據(jù)該水庫(kù)地質(zhì)條件可知,其無(wú)永久滲水通道,且壩肩、壩基滲漏量也很小,損失深度按照500 mm 確定,并平均分配于各月。將蒸發(fā)和滲漏考慮進(jìn)去后,該小型水庫(kù)損失水量深度應(yīng)為967 mm。

（2）水庫(kù)水面面積

為簡(jiǎn)化該新建小型水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程,可以先計(jì)算出忽略水量損失下的興利庫(kù)容,在該庫(kù)容值一半的基礎(chǔ)上再加上死庫(kù)容即為該新建小型水庫(kù)全年蓄水量均值[3],通過(guò)查水庫(kù)特性曲線就能得到水庫(kù)年平均水面面積；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水庫(kù)年損失水量的計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果平均分配至各月。在各月興利庫(kù)容之上加上供水期內(nèi)水量損失量,即可求得考慮水量損失后小型水庫(kù)的興利庫(kù)容值,水庫(kù)蒸發(fā)漏損量根據(jù)下式計(jì)算：

式中：ΔW蒸為新建小型水庫(kù)蒸發(fā)漏損量,m3；h平均水面為小型水庫(kù)庫(kù)面蒸發(fā)滲漏損失深度均值,mm；F庫(kù)為庫(kù)水面面積均值,m2。

查該新建小型水庫(kù)設(shè)計(jì)庫(kù)容曲線便可得到其多年水位均值,取2189.3 m,對(duì)應(yīng)的庫(kù)水面面積均值為6.1 m2。

水庫(kù)水面蒸發(fā)主要受溫濕度、風(fēng)速等的影響較大,處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài),該小型水庫(kù)供水期內(nèi)蒸發(fā)滲漏損失量3.23×104m3?；诖诉M(jìn)行水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容計(jì)算,結(jié)果見表4。

表4 新建小型水庫(kù)多年調(diào)節(jié)興利庫(kù)容

4 結(jié)論

綜上所述,在合成庫(kù)容法進(jìn)行新建小型平原水庫(kù)多年興利調(diào)節(jié)庫(kù)容計(jì)算的過(guò)程中,須將興利庫(kù)容分成多年庫(kù)容與年庫(kù)容兩個(gè)量,分別計(jì)算并加總求和,這一操作對(duì)于大中小型水庫(kù)具有普遍適用性,且對(duì)于無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料的流域具有操作簡(jiǎn)易性和可行性,其在水庫(kù)調(diào)節(jié)水量系列分析的過(guò)程中考慮了水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失量,并包括對(duì)多年庫(kù)容與年庫(kù)容進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算,概念更加明確；在步步迭代演算的基礎(chǔ)上,各項(xiàng)水利參數(shù)取值逐步收縮并與理論值無(wú)限接近。為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確,必須確保所加總的年調(diào)節(jié)庫(kù)容保證率符合規(guī)范要求,并嚴(yán)格控制查圖求解過(guò)程中的人為誤差。