台州市长潭水库兴利调度图研究

伍廷昊

(台州市水利水电勘测设计院，浙江 台州 318000)

1 问题的提出

长潭水库位于黄岩永宁江上游，离黄岩城区25km，是一座以防洪、灌溉、供水为主，结合发电、养鱼等综合利用的大型多年调节水库。水库集水面积441.3km2，总库容7.230亿m3，多年平均来水量5.55亿m3，水库水量充沛，水质优良，是温黄平原目前最重要的城镇供水水源。

长潭水库除险加固完成后的正常蓄水位36.00m，相应库容4.570亿m3;台汛期限制水位35.00m，相应库容4.230亿m3;死水位16.00m，相应库容1890万m3［1］。水库特征水位及特征库容示意图见图1。

长潭水库库区内县乡交通道路和省道路面高程低于37.20m，36.50m以上还有耕地。长潭水库下游黄岩城区排涝能力较低。为兼顾上下游防洪减灾需要，长潭水库目前控运计划为梅汛期限制水位35.00m，相应库容4.230亿m3;台汛期限制水位34.00m，相应库容3.895亿m3。

长潭水库是温黄平原生活、生产、生态用水的主要水源地，由于温黄平原水资源供需矛盾比较突出，同时平原河网水污染较严重，因此各级政府和社会各界人士对长潭水库的水资源利用十分关注。长潭水库虽已建成运行多年，除险加固工程完成也有10余年，但至今尚未编制水库兴利调度图，简称调度图，是指导年或多年调节水库运用的工具，根据过去的径流系列能反映未来的水文情势，利用历史径流资料或统计特性资料绘制而成。是一张以月 (或旬)为横坐标、库水位 (或蓄水量)为纵坐标，包含有防破坏线、限制供水线、防洪调度线等3条指示线和正常供水区、减小供水区、加大供水区、调洪区等4个指示区的曲线图［2］。在目前缺乏调度图的情况下，水库兴利调度只能按防洪调度执行，无法判断水库何时能加大供水或减小供水。因此，尝试绘制长潭水库兴利调度图，可为长潭水库水资源控制运用时参考。

2 长潭水库径流分析

利用长潭水库1963—2012年共50a的反推逐月入库水量资料，建立降雨～径流关系，利用其关系，插补展延1958—1962年的径流系列，求得1958—2012年共55a径流过程，其多年平均径流深1258.6mm，多年平均流量为17.6m3/s，多年平均径流量5.55亿m3。

3 用水量分析

3.1 农业灌溉需水

3.1.1 农业灌溉面积

根据2011年底水利普查成果［3］，长潭水库灌区灌溉面积为4.76万hm2(71.42万亩)，为简化计算，种植结构全部按水稻考虑，单双季稻面积比取6∶4。

3.1.2 灌溉定额及灌溉需水量计算

温黄平原气候温和湿润，土地肥沃，农作物以种植水稻为主。水稻的灌溉定额计算以降雨量和蒸发量为依据采用需水系数 (α)法进行田间来水与耗水逐日水量平衡计算，采用浅水湿润灌溉，土壤日渗漏量为2mm/d，连作水稻各生长期灌溉参数与《温黄规划》［4］相同。降雨、蒸发资料根据温黄平原内有关站点的实测资料经加权平均后取得，计算系列为1958—2012年共55a。由灌溉面积和相应的灌溉定额可以求得长系列逐日灌溉需水量。

3.2 管网水

管网供水包括生活用水和工业用水。现状长潭水库管网水按台州市二期设计供水规模 (77万t/d)考虑，即日均供水量约59万m3/d、年供水量2.16亿m3。本文兴利调节计算工况按长潭水库相应最大供水能力考虑。

3.3 生态环境水

在满足生活与生产供水前提下，余水为生态环境用水。

4 兴利调节分析

4.1 水量平衡计算原则和基本参数

4.1.1 水量平衡计算原则

长潭水库、温黄平原河网、农业灌溉需水、管网水四者之间的关系为:管网水全部由水库供给，供水保证率95%;农业灌溉需水先用平原河网水，不足再由水库补充，灌溉保证率90%;水库灌溉限制水位21.00m，库水位下降至灌溉限制水位以下应保证管网供水，只供水不灌溉。

4.1.2 计算系列和计算步长

计算系列为1958—2012年共55a，计算步长为日。

4.1.3 水量平衡计算基本参数

4.1.3.1 水库的水量损失

水库水量损失为蒸发损失和渗漏损失之和，为了计算简便，计算损失时均以平均蓄水容积和平均水面面积来计算。平均蓄水容积:

水库蒸发损失计算公式:ΔE=［E水—(P0-y0)］A均

式中:ΔE为库区陆面变成水面引起的蒸发增量，即为蒸发损失，mm;E水为水库附近地区的水面蒸发量，多年平均为990mm(Φ80);P0为库区多年平均降雨量，为1922mm;y0为坝址多年平均径流深，为1258.3mm。

求得水库年蒸发损失为857万m3。

考虑长潭水库防渗较好，月渗漏损失标准取平均蓄水容积的0.5%，即年渗漏损失=23795×0.005×12=1428万m3。

因此，水库的年水量损失=857+1428=2285万m3。

4.1.3.2 设计正常、汛限水位

长潭水库设计正常水位为36.00m，相应正常库容为45700万m3;台汛限制水位35.00m，相应库容为42300万m3。

4.1.3.3 设计死水位、死库容

长潭水库设计死水位为16.00m，相应死库容为1890万m3。

4.1.4 温黄平原河网水量平衡计算基本参数

4.1.4.1 集水面积

河网的集水面积按永宁江、金清2个水系面积扣除长潭、佛岭、秀岭、太湖、湖漫等5个大中型水库的集水面积计算，为1560km2。

4.1.4.2 调蓄容积

温黄平原的水域面积约为80km2，河网正常调蓄水深可按0.40m考虑，因此调蓄容积为3200万m3。

4.2 实际控运水位下水库水量平衡计算

长潭水库目前实际控运水位为非汛期36.00m，梅汛期35.00m，台汛期34.00m。另外，长潭水库除供水死水位16.00m，还有灌溉最低水位21.00m(相应库容7200万m3)。根据长潭水库目前实际控运工况、计算原则和基本参数，计算得供水保证率95%、灌溉保证率90%时水库管网水供水量为69.9万m3/d、多年平均灌溉补水6324万m3。水库水量平衡计算日末库水位过程线见图2。

图2 实际控运工况长系列计算日末水位过程线图

5 水库兴利调度图的绘制

水库兴利调度图主要是绘制防破坏线和限制供水线。防破坏线又称保证供水线，是判断水库何时可以加大供水，防止不适当的加大供水而引起正常供水被破坏。限制供水线是当出现特枯水年时，正常供水达不到要求，为使允许破坏的那些特枯水年供水不会完全中断，因而需要提前限制供水，逐步降低其供水量［2］。

长潭水库为多年调节水库，多年调节水库兴利调度图的绘制以往的做法是须确定多年库容V多年和年库容V年，按设计用水量，从供水期末、死库容开始，逆时序进行调节计算。其方法是:先确定V年，则V多年=V兴利-V年。选择几个年来水量等于年用水量的年份，分别计算出V年，这样的年份不需要动用多年库容。但由于来、用水年内分配的差异，致使不同年份所求的V年变化幅度可以很大，使得V年的选定有一定困难。当V年定得较小时，出现需要较大V年的年份，虽然其年来水量不小于年用水量，但却要动用多年库容的现象，这是不合理的。因此，按此方法划分的V多年和V年是否合理，所绘调度图是否符合设计保证率的要求，应根据调度图的运行规则，利用已有的长系列来、用水资料，进行顺时序计算，检查正常供水能够得到满足的年数是否符合设计保证率，如不符合，则须对调度图进行一定的修改，直至正常供水的保证程度符合设计保证率。

本文兴利调度线的绘制立足于水库水量平衡计算成果，从调度线的定义和概念出发，摸索一个无需再对水库兴利调度图检查、调整的方法。保证供水线绘制根据顺时序水量平衡计算结果，统计1958—2012年各月末库容。由于是顺时序的月末库容，有些月末库容中还包括部分弃水，因此，首先要把顺时序计算的月末库容减去相应的弃水得到不含弃水的月末库容，就相当于该月实际调节库容，然后将各年各月的不含弃水的月末库容绘于同一图上，取外包线，即为保证供水线。限制供水线同样也利用顺时序计算结果统计的1958—2012年月末库容，各月末库容按从小到大排序，由于供水保证率为95%，因此在55a中可以有2a被破坏，选取各月第二小的月末库容，即为限制供水线。按此法所求的保证供水线和限制供水线都基于水库水量平衡计算成果，根据所求调度图的运行规则，正常供水的保证程度符合设计保证率，无需再对水库兴利调度图检查、调整。分析计算结果见表2，水库兴利调度图见图3。

表2 长潭水库兴利调度线表

各调度区的作用如下:

(1)I区为正常供水区。①、②线之间称为正常供水区，库水位介于①、②线之间时，应按计划正常供水。

(2)II区为减小供水区。②线与死水位线之间为减小供水区。当遇到特别枯水年，库水位低于②线时，应及时有计划地减小供水，使缺水而造成的损失最小，一般可按降低供水量2～3成的办法进行。

图3 长潭水库兴利调度图

(3)Ⅲ区为限制灌溉区。③线与死水位线之间为限制灌溉区。当遇到枯水年，库水位低于③线时，应及时限制灌溉用水，优先保障管网供水。

(4)IV区为加大供水区。当库水位超过①线时，水库供水可加大。可结合发电适时加大水库调水满足改善城区水环境的迫切要求，或将多余水量蓄存于水库，但库水位不能超过防洪限制水位及防洪调度线。

(5)V区为调洪区。防洪限制水位、防洪调度线与校核水位之间为调洪区，当库水位超过防洪限制水位时，应按防洪要求放水。正常蓄水位与防洪限制水位之间为防洪、兴利结合库容。

有了水库调度图，就可以在控制运用中根据当时库水位所在区域决定水库是正常供水、加大供水或减小供水，尽量减少无益弃水，同时也避免供水中断。

6 结语

通过对长潭水库兴利调度图的研究分析，绘制兴利调度图在方法上可行，符合实际，便于操作实施，对水库防汛无影响，而对温黄平原河网调度和水资源利用却更加有利，且可适时加大长潭水库调水满足改善城区水环境的迫切要求，与社会经济发展要求协调一致。长潭水库影响面大，涉及用水户多，兴利调度的任何改变都影响深远，科学地编制切实可行的兴利调度图还需水库管理单位与有关部门专题研究。

［1］袁文喜.长潭水库除险加固工程初步设计报告 ［R］.杭州:浙江省水利水电勘测设计院，2002.

［2］叶守泽.水文水利计算 ［M］.北京:中国水利水电出版社，1992.

［3］台州市第一次水利普查领导小组办公室.台州市第一次水利普查公报［R］.台州:台州日报，2013-12-24.

［4］曾金年，卢晓燕.浙江省温黄平原水利规划报告 (2005—2025年)［R］.杭州:浙江省水利水电勘测设计院，2008.