浅议抗旱应急水源工程水量供需平衡分析计算

【摘要】基于抗旱应急水量供需平衡问题，结合利民水库水源工程，在简述其供水水源的基础上，对抗旱应急需水量进行了详细的计算，采取相应的分析与计算方法，得出该项目抗旱能力较好，可基本满足灌溉与人畜生活用水需求的结论，并提出三点进一步提升抗洪能力的措施。

【关键词】抗旱应急；水源工程；应急水量；供需平衡；分析计算

旱灾是我国面临的主要气候灾害之一，其会对经济与社会发展造成严重的影响，对农业的影响更为严重。因此，为降低甚至消除旱灾对生产生活的影响，对应急水源工程的水量供需平衡进行深入的分析显得尤为重要。传统的平衡分析仅仅考虑供水总量与需水总量，无法真实反映地区实际抗旱能力。为此，还需选取科学的方法对应急需水量实施准确的预测，并以此为依据开展平衡分析。抗旱应急水量指的是旱情发生时的供水量与需水量，可以对地区旱灾发生时的供水能力与需水情况进行反映，进而从更深的层次评价其抗旱能力。

1、工程概况

利民水库位于思南县东南面大坝场镇寨茵沟上，地理位置东经108°22′，北纬27°45′，距大坝场镇14km，距思南县城47km。水库坝址以上干流河长2.3km，河流比降28.3‰，流域几何特征值θ=7.01。集水面积5km2，多年平均径流量288万m2，基流为0.04 m3/s。水库枢纽由大坝、溢洪道、放水隧洞、管理房及进坝公路组成。水库正常高水位668.00m，设计洪水位669.00m（ P=2%），校核洪水位669.50m（ P=0.2%），死水位648.03m总库容345万m3，兴利库容305万m3，死库容5万m3，原是一座以灌溉为主的小（一）型水库，设计灌溉面积6785亩。

2、供水水源

本工程供水水源可以从烂田沟溪水或大溪沟溪水中选取，结合供水现状得知，该水库现有的水量是无法满足需求的，需从大溪沟溪水等水源中引水。就水量而言，在引入烂田沟溪水或大溪沟溪水等水源后可以满足实际需求。从项目投资的角度讲，受益区主要水源来自于利民水库，管路与相关配套设施均建成完好，功能也基本正常，在新建拦水堰以及引水渠中进行补水即可确保供水系统发挥最佳效益。但如果从大溪沟溪水中引水，则需重新建设拦水堰与供水管道，拦水堰断面如图1所示，而且当前的烂田沟水库进行建设规划，项目前期工作正有序开展，为避免出现重复，节约资源，本应急工程选定从烂田沟水库中向利民水库引水。

3、抗旱应急需水量计算

3.1 供水保证率与设计水平年

根据相关要求，设计保证率不能低于97%。现状年取2015年，设计水平年取2025年。在对烂田沟实际流量进行确定的过程中，根据设计与计算规范，考虑到当地经济发展与现有水资源条件，水库灌溉的保证率需要达到80%，集镇与农村供水的保证率为95%。

3.2 集镇与农村人口饮用需水量预测

有效供水范围内，人口总数为1.1万人，其中集镇人口9千人，农村人口2千人，牲畜共900头。规划水平年的供水总人口使用如下公式进行计算：

公式（1）中，代表设计年限末期总用水人数（单位：人）；代表有效供水范围中常住人口数量（单位：人）；a代表人口增长率，取6%；代表设计年限；代表机械人口增长数量，本项目无需考虑这一增长率，但需对集镇城镇化进行考虑，取60%。

设计水平年的牲畜数量使用如下公式进行计算：

公式（2）中，代表设计年限末期总用水牲畜数量（单位：头）；代表设计当年总牲畜量（单位：头）；a代表牲畜增长率，取10%；代表设计年限。

3.3 引洪渠流量设计中蓄水量预测

（1）人畜生活用水量

农村人口生活用水的定额需根据相关技术规程确定，人畜生活用水量如表1所示。

（2）建筑用水量

建筑用水需根据相应技术规范中提出的具体要求进行预测，规范指出对于村庄而言，建筑用水需按照居民生活用水总量的5%-10%进行估算；集镇则需按照居民生活用水总量的10%-15%进行估算；而建制镇则应按照居民生活用水总量的10%-25%进行估算。经过一系列计算，项目区建筑用水总量169.1m3/d。

（3）其他用水量

相关技术规范指出，管网漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水与建筑用水总和的10%-25%进行估算，村庄取值相对较低，镇区则较高。本工程供水范围主要为农村，所以管网漏水等一系列其他形式的用水量可按照居民用水与建筑用水总和的15%进行估算，经计算，项目区其他用水量285.4m3/d。

（4）水厂自用水量

相关技术规范指出，水厂自用水量需按照居民用水、建筑用水以及其他用水总和的5%进行估算，经计算，项目区水厂自用水量109.4m3/d。

3.4 抗旱应急需水量预测

（1）人畜生活用水量

抗旱应急期间，生活用水定额明显降低，居民用水定额下降至40L/人·日，大牲畜用水定额下降至30L/头·日，而小牲畜则下降至15L/头·日，通过计算，居民生活用水平均量690.4m3/d，牲畜用水平均量21.1m3/d。

（2）建筑用水量

抗旱应急期间不考虑建筑用水。

（3）其他用水量

根據上文得知，管网漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水与建筑用水总和的10%-25%进行估算，由于处在抗旱应急期间，所以建筑用水取居民用水与建筑用水总和的10%，即71.1m3/d。

（4）水厂自用水量

按照居民用水、建筑用水以及其他用水总和的5%取值，其中居民用水、建筑用水以及其他用水等均以抗旱应急定额为准，则抗旱应急期间的水厂自用水量为39.1m3/d。

根据作物生长规律，本项目抗旱应急为期两个月，在此期间所有用水均采取应急定额，通过计算，抗旱应急期间的集镇与农村总需水量为74.89万m3。

4、水量供需平衡分析

项目区在97%设计保证率条件下的日枯流模数在2.73L/S·km2左右，总集雨面积9.3km2，日枯流来水量2000m3左右。计算得知，项目区日需水最大值仅为756.7m3，日枯流来水量远超出这一需求，所以水源水量十分充足。

根据以上计算结果，利民水库在97%设计保证率条件下的入库径流量为199.4万m3，总需求量139.48m3。平衡计算依据的基本原则为：抗旱应急的两个月中，选取《贵州省抗旱应急引水2015（引调提水）工程实施方案编制大纲》中提出的用水量定额，正常时期选取规范定额。利民水库总来水量约156.4万m3，为降低旱灾造成的影响，抗旱应急期间需要先满足人畜生活用水需求，然后再使用多余的水进行灌溉，按照以上定额进行计算得知，在抗旱应急期间，用于人畜生活饮用和烂田沟引洪渠引入水量进行计算时的水量基本一致，但灌溉面积减少约825亩。基于此，提出几点抗旱应急措施：

（1）将水库死库容视作备用水源。结合过去积累的抗旱经验，在出现较为严重的旱情时，可将一部分死库容作为应急水源，同时对水库实施配套改造，临时转变水库的供水方式和功能，以此满足项目区农业灌溉、人畜饮水等方面的需求。

（2）对已经损坏或报废的水井实施修理和改造，将其视作应急水源。项目区现有多处水井，其中约有25%都已经报废，丧失供水能力。可在条件允许的情况下修复报废水井，并在丰水期回灌，用于抗旱应急期间辅助供水，以此进一步提升抗旱能力。

（3）就目前来看，供水系统联网以“地表——地表”或“地表——地下”两种形式为主。若采取“地表——地表”的聯网形式，将主要水库当作调节中心，其余水库作为补充，构成一套和原有系统相互协调的全新体系，可起到大幅提升实际供水量的作用。

结束语

通过水源工程的有序开展与稳定实施，思南县旱灾造成的影响显著降低，人畜生活、农业灌溉等均可在抗旱期间保持正常，水量供需趋于平衡，加之供水系统联网、备用水源等方法的使用，其抗旱能力得到了大幅的增强，印证了项目收获了巨大的成功，为当地经济发展做出了卓越的贡献，还可为相似的工程项目提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]张成才，孙园园，王兴华. 河南省抗旱应急水量供需平衡分析研究[J]. 水资源与水工程学报，2010，05：90-92.

[2]金菊良，原晨阳，蒋尚明，许浒. 基于水量供需平衡分析的江淮丘陵区塘坝灌区抗旱能力评价[J]. 水利学报，2013，05：534-541.

[3]金菊良，费振宇，郦建强，周玉良. 基于不同来水频率水量供需平衡分析的区域抗旱能力评价方法[J]. 水利学报，2013，06：687-693.

[4]张海滨，苏志诚. 抗旱应急备用水源工程建设相关问题分析[J]. 中国防汛抗旱，2011，03：18-20.

作者简介：

张小华（1982-）女，汉族，大学本科学历，贵州福泉人，主要从事工程水文分析计算等方面的工作。