張杏偉

(韶關(guān)市水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司,廣東 韶關(guān) 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(wù)為灌溉和供水。水庫直接灌溉面積0.67萬畝,同時(shí)向左岸的翁城水庫和右岸的泉坑水庫補(bǔ)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(diào)節(jié)的中型水庫,主要任務(wù)以灌溉為主,兼顧發(fā)電。1959年11月動(dòng)工興建,1965年12月建成投產(chǎn)。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(diào)節(jié)的小(1)型水庫,主要任務(wù)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(lián)合調(diào)度的必要性

翁城鎮(zhèn)上廟水灌區(qū)現(xiàn)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(nèi)徑流外,還依靠上廟水徑流補(bǔ)充,灌區(qū)現(xiàn)狀農(nóng)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(yán)重污染,翁城鎮(zhèn)急需替代水源保證上廟水灌區(qū)農(nóng)田灌溉用水及農(nóng)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(bǔ)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(shè)計(jì)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(yùn)行,仍需要從上廟水庫調(diào)水補(bǔ)充,通過3水庫聯(lián)合調(diào)水,可提高灌溉保證率,同時(shí)增加灌溉面積0.9萬畝。

表1 三座水庫獨(dú)立運(yùn)行多年平均水量平衡表

3 聯(lián)合調(diào)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(jìn)行徑流分析計(jì)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(dú)立調(diào)度運(yùn)行,可灌溉農(nóng)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(lián)合調(diào)度在水庫供水計(jì)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(lián)合調(diào)度,找出最優(yōu)的調(diào)度方案,常見的水庫群調(diào)度有并聯(lián)、串聯(lián)或混合水庫群聯(lián)合調(diào)度,本文分析的三座水庫均為多年調(diào)節(jié)水庫,庫容系數(shù)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(lián)合調(diào)度。

常見的水庫調(diào)度方案有先上游后下游、先下游后上游、等比例蓄水等,聯(lián)合調(diào)節(jié)選擇調(diào)節(jié)性能較好且位于上游的上廟水庫作為補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫,采用先上游后下游的聯(lián)合調(diào)度方案,上廟水庫根據(jù)下游需水區(qū)及其他2座水庫的綜合用水需求放水。根據(jù)水庫調(diào)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(bǔ)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(bǔ)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(jù)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(lián)合調(diào)度,可共同承擔(dān)下游2.85萬畝農(nóng)田的灌溉任務(wù),見表2。

表2 三座水庫聯(lián)合調(diào)水多年平均水量平衡表

根據(jù)以上計(jì)算成果,三座水庫獨(dú)立運(yùn)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(lián)合調(diào)度運(yùn)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(bǔ)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(bǔ)水74.75萬 m3,補(bǔ)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(bǔ)水量707.16萬 m3,補(bǔ)水總量758.97萬 m3。

通過以上廟水庫補(bǔ)償調(diào)節(jié)為主的聯(lián)合調(diào)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(nóng)田灌溉保證率。

4 聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行方案

(1)上廟水庫、泉坑水庫、翁城水庫均不承擔(dān)防洪任務(wù),三座水庫溢洪道均為無閘門控制自由泄流,洪水期調(diào)度運(yùn)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(shè)計(jì)流量遠(yuǎn)大于翁城水庫引水渠設(shè)計(jì)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(diào)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(bǔ)水,由于泉坑水庫興利庫容較大,調(diào)節(jié)能力強(qiáng),洪水期可通過引洪渠引水保障水庫水量充足,翁城水庫調(diào)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(dāng)翁城水庫和泉坑水庫需水不足時(shí),啟用上廟水庫補(bǔ)水。上廟水庫調(diào)度優(yōu)先順序?yàn)樯鷳B(tài)用水—供水—灌溉用水—下放補(bǔ)水,由于水庫聯(lián)合調(diào)節(jié)為單向調(diào)節(jié),只能上廟水庫補(bǔ)充泉坑水庫和翁城水庫,來水量充足時(shí)則三座水庫同時(shí)蓄水;當(dāng)來水量不足時(shí),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(shí)能靈活補(bǔ)充調(diào)度。

5 結(jié)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(lián)合灌溉供水,通過三座水庫聯(lián)合調(diào)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(diào)度運(yùn)行由上廟水庫管理所負(fù)責(zé),并制定年初調(diào)度用水計(jì)劃和聯(lián)合調(diào)度方案,運(yùn)行中的聯(lián)合調(diào)度方案要根據(jù)運(yùn)行條件調(diào)整優(yōu)化,當(dāng)水庫調(diào)度任務(wù)、運(yùn)行條件、調(diào)度計(jì)劃等改變時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)整聯(lián)合調(diào)度方案。