張杏偉

(韶關市水利水電勘測設計咨詢有限公司,廣東 韶關 512026)

1 工程概況

1.1 上廟水庫概況

上廟水庫位于廣東省翁源縣翁城鎮(zhèn),主要任務為灌溉和供水。水庫直接灌溉面積0.67萬畝,同時向左岸的翁城水庫和右岸的泉坑水庫補水,三水庫共同灌溉面積2.85萬畝,供水人口1.57萬人。水庫于2019年10月開工,2022年12月下閘蓄水,壩址以上集雨面積19.1 km2,最大壩高58.3 m,壩長265 m,水庫總庫容為908.66萬 m3,其中興利庫容730.96萬 m3。

1.2 泉坑水庫概況

泉坑水庫位于上廟水右岸的支流泉坑河上,距上廟水庫壩址4.5 km,為多年調節(jié)的中型水庫,主要任務以灌溉為主,兼顧發(fā)電。1959年11月動工興建,1965年12月建成投產。壩址以上集雨面積12.18 km2,水庫總庫容為1 629萬 m3,其中興利庫容1 228.5萬 m3。

1.3 翁城水庫概況

翁城水庫位于上廟水左岸的支流上,距上廟水庫壩址4 km,為多年調節(jié)的小(1)型水庫,主要任務為灌溉,建成于1957年,壩址以上集雨面積1.46 km2,水庫總庫容為240萬 m3,其中興利庫容189.45萬 m3。

2 水庫聯合調度的必要性

翁城鎮(zhèn)上廟水灌區(qū)現有灌溉面積為1.95萬畝,主要灌溉水源以泉坑水庫、翁城水庫及橫石水徑流為主,上廟水徑流灌溉為輔,泉坑水庫及翁城水庫由于集雨面積小,來水除自身集雨面積內徑流外,還依靠上廟水徑流補充,灌區(qū)現狀農田灌溉保證率低。因橫石水上游大寶山采礦的原因造成水源被嚴重污染,翁城鎮(zhèn)急需替代水源保證上廟水灌區(qū)農田灌溉用水及農村飲水安全。為替代大寶山污染的橫石水水源,提高上廟水灌區(qū)灌溉及翁城鎮(zhèn)供水保證率,新建翁源縣上廟水庫工程。

翁城水庫集雨面積較小,考慮從上廟水引水入庫補充來水,取水口位于上廟水庫壩址下游1 km。泉坑水庫庫容較大,下游灌溉面積大,但是集雨面積較小,來水量不足,P=90%年徑流量僅為748.0萬 m3,考慮在上廟水修建引水陂及引洪渠引洪水入庫,引水陂位于上廟水庫壩址下游約2.0 km處,引洪渠設計引洪流量21.5 m3/s。上廟水庫建成后,為保障泉坑水庫和翁城水庫的正常運行,仍需要從上廟水庫調水補充,通過3水庫聯合調水,可提高灌溉保證率,同時增加灌溉面積0.9萬畝。

表1 三座水庫獨立運行多年平均水量平衡表

3 聯合調度水量平衡分析

上廟水附近無流量測站,選取翁城雨量站1959～2017年共58年的降雨量資料進行徑流分析計算,上廟水庫控制集雨面積19.10 km2,多年平均徑流量為2 213.79萬 m3;泉坑水庫控制集雨面積12.18 km2,多年平均徑流量為1 411.59萬 m3;翁城水庫控制集雨面積1.46 km2,多年平均徑流量為169.21萬 m3;區(qū)間控制集雨面積4.47 km2,多年平均徑流量為518.06萬 m3。三水庫獨立調度運行,可灌溉農田面積1.95萬畝,供水人口1.57萬人。多年平均毛灌溉需水量為1 674.62萬 m3,三座水庫年棄水量為2 083.74萬 m3,見表1。

水庫聯合調度在水庫供水計算分析中比較常見的,為提高水資源的利用率,充分發(fā)揮水庫的功能,最有效的方法是對于多水庫的聯合調度,找出最優(yōu)的調度方案,常見的水庫群調度有并聯、串聯或混合水庫群聯合調度,本文分析的三座水庫均為多年調節(jié)水庫,庫容系數分別為上廟水庫0.33,泉坑水庫0.91,翁城水庫1.12,屬于混合水庫群聯合調度。

常見的水庫調度方案有先上游后下游、先下游后上游、等比例蓄水等,聯合調節(jié)選擇調節(jié)性能較好且位于上游的上廟水庫作為補償調節(jié)水庫,采用先上游后下游的聯合調度方案,上廟水庫根據下游需水區(qū)及其他2座水庫的綜合用水需求放水。根據水庫調度原則,泉坑水庫主要以引區(qū)間徑流為主,豐水年和平水年上廟水庫補水以翁城水庫引水為主,枯水年泉坑水庫引水占上廟水庫補水的1/3,翁城水庫引水占2/3。區(qū)間可引水量取總來水量的80%,根據引水渠引水流量,確定泉坑水庫區(qū)間引水量占70%,翁城水庫區(qū)間引水量占10%。上廟水庫、泉坑水庫、翁城水庫聯合調度,可共同承擔下游2.85萬畝農田的灌溉任務,見表2。

表2 三座水庫聯合調水多年平均水量平衡表

根據以上計算成果,三座水庫獨立運行,總可灌溉面積1.95萬畝,灌溉需水量為 1 674.62萬 m3,多年平均總棄水量為2 083.74萬 m3。聯合調度運行后,總可灌溉面積2.85萬畝,灌溉需水量為2 318.18萬 m3,多年平均總棄水量為1 365.78萬 m3,水資源利用率提高16.6%。

上廟水庫多年平均來水量為2 213.79萬 m3,向泉坑水庫和翁城水庫補水781.91 萬 m3。占多年平均來水量35.3%。泉坑水庫多年平均區(qū)間引洪量為362.64萬 m3,上廟水庫補水74.75萬 m3,補水總量437.39萬 m3,翁城水庫多年平均區(qū)間引洪量為51.81萬 m3,需上廟水庫補水量707.16萬 m3,補水總量758.97萬 m3。

通過以上廟水庫補償調節(jié)為主的聯合調度,上廟水灌區(qū)增加灌溉面積0.9萬畝,上廟水庫可利用水量增加781.91萬 m3,提高了水資源的利用率和農田灌溉保證率。

4 聯合調度運行方案

(1)上廟水庫、泉坑水庫、翁城水庫均不承擔防洪任務,三座水庫溢洪道均為無閘門控制自由泄流,洪水期調度運行規(guī)則為:上廟水庫壩址以上來水以上廟水庫蓄水為主,泉坑水庫、翁城水庫為輔,優(yōu)先考慮上廟水庫蓄水,多余水量排入下游泉坑水庫和翁城水庫。泉坑水庫引水渠設計流量遠大于翁城水庫引水渠設計流量,且泉坑水庫有足夠的興利庫容,因此洪水期上廟水庫多余水量及區(qū)間水量以引入泉坑水庫為主占70%,翁城水庫占10%。

(2)非洪水期調度規(guī)則為:上廟水庫優(yōu)先考慮供水,在滿足供水和自身灌溉需水的情況下,向泉坑水庫和翁城水庫補水,由于泉坑水庫興利庫容較大,調節(jié)能力強,洪水期可通過引洪渠引水保障水庫水量充足,翁城水庫調節(jié)庫容小,非洪水期放水流量以引入翁城水庫為主占90%,泉坑水庫占10%。

(3)上廟水庫主要滿足生態(tài)、灌溉用水及供水用水要求,當翁城水庫和泉坑水庫需水不足時,啟用上廟水庫補水。上廟水庫調度優(yōu)先順序為生態(tài)用水—供水—灌溉用水—下放補水,由于水庫聯合調節(jié)為單向調節(jié),只能上廟水庫補充泉坑水庫和翁城水庫,來水量充足時則三座水庫同時蓄水;當來水量不足時,優(yōu)先滿足上廟水庫蓄水,以便泉坑水庫和翁城水庫需水不足時能靈活補充調度。

5 結語

(1)為提高灌溉保障率和替換大寶山污染的橫石水水源,在上廟水上新建上廟水庫工程,并與泉坑水庫和翁城水庫聯合灌溉供水,通過三座水庫聯合調度,對節(jié)約翁源縣水資源、提高用水效率具有重要意義。

(2)三座水庫的調度運行由上廟水庫管理所負責,并制定年初調度用水計劃和聯合調度方案,運行中的聯合調度方案要根據運行條件調整優(yōu)化,當水庫調度任務、運行條件、調度計劃等改變時,應及時調整聯合調度方案。