水库现状天然来水量分析计算

2011-06-06刘金山杜永春魏小伟

地下水 2011年6期

刘金山，杜永春，魏小伟

(1.山东省日照市水文水资源监测局，山东日照276800;2.山东省莒县仕阳水库管理处，山东莒县 276526)

在水资源规划、水源地可供水量分析论证工作中往往要求分析计算水库断面现状条件下的来水量。而在水文分析计算中的还原计算是把现有来水量资料系列还原为不受水利工程影响的天然来水量资料系列。本文探讨将实测来水量资料系列还原为上游现状水利工程条件下的天然来水量资料系列。

1 水库现状天然来水量计算

水库现状天然来水量是指在断面以上流域现状水利工程条件下的天然来水量，来水量受上游水利工程的调蓄影响，而上游水利工程建成年份不同，故对水库断面各年来水量影响也不一致。各年水库断面来水量需统一换算到现状水利工程条件下的断面来水量。

水库断面现状天然来水量采用在实测来水量资料系列中，加入水库库区提水工程提取水量、水库蒸发损失水量、水库渗漏损失水量，并扣除上游水利工程未建成年份应拦蓄水量。

计算公式为:

式中:W来为水库现状天然来水量;W出为实测出库水量;ΔW为实测水库蓄水变量;W提为库区提水工程提取水量;W蒸为水库蒸发损失水量;W渗为水库渗漏损失水量;W拦为水库上游水利工程未建年份应扣除的拦蓄利用水量;

上式计算时段△t为月。

各项要素的计算:

W出、△W由水库实测资料计算而得，其余项目计算方法如下。

1.1 水库蒸发损失水量W蒸

水库的蒸发损失水量是指水库水面蒸发水量与陆面蒸散发水量的差值，按以下公式计算年水库蒸发损失水量。

式中:W蒸为水库年蒸发损失水量(万m3);f为水库年平均水面面积(km2);e为水库年水面蒸发量(mm);P为库面年降水量(mm);R’为年径流深(mm)，以实测出库水量和蓄水变量之代数和计算。

水库年蒸发损失水量为库面年水面蒸发量与年陆地蒸散发量的差值，水库水面蒸发损失水量采用水库水文站实测水面蒸发资料，年陆地蒸散发量近似地用年降水量与年径流深的差值表示。将求得的年蒸发损失量按水面蒸发量月分配数分配到各月，求得各月蒸发损失量，以此乘以与各月水库平均蓄水位相应的水面面积，求得各月水库蒸发损失水量。

1.2 上游水库拦蓄利用水量的估算W拦

水库上游水利工程拦蓄利用水量与水库上游各水利工程的年来水量及兴利库容有关。一般小型水库拦蓄利用系数为1.0～1.5，由小型水库的兴利库容乘以 1.0～1.5的拦蓄利用系数作为小型水库年最大可能拦蓄利用水量。小型水库年拦蓄利用水量根据水库年来水量采用面积比法分别计算各小型水库的年来水量，当算得的年来水量大于最大可能拦蓄利用水量时，取最大可能拦蓄利用水量作为年拦蓄利用水量;当算得的年来水量小于最大可能拦蓄利用水量时，取年来水量作为年拦蓄利用水量。

小型水库年来水量计算公式如下:

式中:F小、W小为上游小型水库流域面积、年来水量;F、W为水库断面以上流域面积、年来水量。

小型水库拦蓄利用水量的月分配按同年水库断面各月来水量月分配比计算。

中型水库拦蓄利用水量有实测资料时采用实测资料，无实测资料时参考小型水库拦蓄利用水量的计算方法计算。

1.3 水库库区提水工程提取水量W提

水库库区提水工程的提取水量采用水库水文站历年水文调查资料，由此求得各月水库库区提水工程的提水量。

1.4 水库渗漏损失水量W渗

水库渗漏损失水量可根据实测资料或实验分析数据确定，由此求得各月水库渗漏量损失水量。

通过以上计算，求得水库现状月、年来水量系列。

2 水库现状天然来水量计算实例

以沭河上游沙沟水库为例进行分析计算。沙沟水库位于山东省沂水县沙沟镇沙沟村西、沭河干流上游沂水县城北，坝址位置东经 118°38'，北纬 36°03'，控制流域面积 163 km2，总库容1.02 亿 m3，兴利库容 0.31 亿 m3，死库容 0.012 亿m3。水库于1958年10月动工兴建，1959年11月建成并蓄水，是一座具有防洪、灌溉、养殖、发电等多种功能的大(二)型水库。

沙沟水库自1960年6月设立水文站进行水文观测，流域内设立饽罗峪、辉泉等配套雨量站同步观测降水量，现有长系列水文观测资料。现状天然来水量采用实测资料计算。在实测来水量资料系列中，加入水库蒸发、库区提取水量、渗漏损失水量，并扣除上游小型水库未建成年份应拦蓄水量。

水库蒸发损失水量的计算借用相临近的跋山水库水文站实测水面蒸发资料，年蒸发损失量为库面年水面蒸发量与年陆地蒸散发量的差值，年陆地蒸散发量近似地用年降水量与年径流深的差值表示。将求得的年蒸发损失量按水面蒸发量月分配数分配到各月，求得各月蒸发损失量，以此乘以与各月水库平均蓄水位相应的水面面积，求得各月蒸发损失水量。

上游小型水库拦蓄利用水量的估算与各小型水库年来水量及兴利库容有关。沙沟水库流域共有小(二)型12座，总控制面积 12.65 km2，总库容239.8 万 m3，总兴利库容 217.2万m3。最早建成年份的水库为霹雳石水库于1956年11月建成蓄水(流域面积0.9 km2，总库容 15.8万 m3，兴利库容13.8万m3)。最晚建成年份的水库为龙河官庄水库于1978年11月建成蓄水(流域面积1.0 km2，总库容17.5万 m3，兴利库容16.0万 m3)。采用山东省水资源评价中一般小型水库拦蓄利用系数为1.0～1.5的数据，本次最大采用1.3。由小型水库的兴利库容乘以1.3作为小型水库最大可能拦蓄利用水量。根据沙沟水库年来水量采用面积比法分别计算各小型水库的年来水量，当算得的年来水量大于最大可能拦蓄利用水量时，取最大可能拦蓄利用水量作为年拦蓄利用水量;当算得的年来水量小于最大可能拦蓄利用水量时，取年来水量作为年拦蓄利用水量。小型水库拦蓄利用水量的月分配按同年沙沟水库各月来水量月分配比计算。

水库渗漏损失水量根据山东省水利勘测设计院完成的“沙沟水库除险加固工程初步设计报告”中的数据，沙沟水库年渗漏量为年平均蓄水量的4.07%，即月渗漏量为月平均蓄水量的0.34%，由此求得各月水库渗漏量损失水量。

水库库区扬水站提取水量的计算，沙沟水库库区提水工程大部分是1972年以后建成的，提水量采用沙沟水库水文站历年水文调查资料。

通过以上计算，求得沙沟水库现状年来水量系列。实测年来水量系列与现状年天然来水量系列见表1。