龙门垭水库灌区水量平衡调节计算

2017-04-08蒙剑婷

陕西水利 2017年3期

关键词：龙门径流用水

蒙剑婷

（陕西省汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西汉中723000）

龙门垭水库灌区水量平衡调节计算

蒙剑婷

（陕西省汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西汉中723000）

龙门垭水利水电枢纽工程位于汉中市南郑县，系由汉江一级支流漾家河上段筑坝引水，向相邻流域濂水河红庙灌区补水，同时向本流域下游灌区补水，该补水灌区分布在不同流域，且是多水源、多渠首、蓄、引相结合、长藤结瓜式的的联合灌区，如何准确计算灌区的缺水量直接影响水库工程规模。文中通过分析各灌区蓄、引设施的用水关系，将其合并归类，划分流域面积，分别进行供需水平衡计算，确定各灌区缺水过程，进一步确定水库兴利库容，本文提供的计算思路对大中型联合灌区的灌溉用水过程计算具有重要参考意义。

龙门垭、兴利调节、联合灌区

1 工程概况

龙门垭水利水电枢纽工程系由漾家河上段筑坝引水，向濂水河红庙灌区15.33万亩农田补水，同时向本流域下游勉县幸福渠、天堰灌区3.9万亩农田补水，并结合发电的小（1）型跨流域引水综合利用工程。龙门垭水库灌区总灌溉面积19.23万亩，其中，红庙灌区15.33万亩，勉县幸福渠灌区2.11万亩，天堰渠灌区1.79万亩。灌区水量平衡计算是以在设计灌溉保证率（P=75%）时满足各灌区灌溉用水要求的同时满足龙门垭坝址下游河道生态基流为原则。先利用灌区的自产水、池塘调蓄、河道堰引水等水利设施作调节计算，不足部分由龙门垭水库补给。

2 灌区情况

2.1 红庙灌区

红庙灌区是多水源、多渠首、蓄、引相结合、长藤结瓜式的的联合灌区，红庙水库位于濂水河上游，是灌区主要供水水源。总库容3381万m3，其中兴利库容2065万m3，死库容225万m3，滞洪库容1091万m3。灌区有小（一）型水库5座，分别是强家湾、陈家村、华山沟、铁炉沟、凤凰山水库。灌区有小（二）型水库17座，总控制流域面积37.32 km2，总库容671.20万m3，总兴利库容521.33万m3，总死库容7.3万m3，总灌溉面积2.26万亩。灌区有水塘1796口，合计调蓄库容为380万m3。在濂水河上有7条河道堰，与支、干渠共同组成灌溉网络。红庙灌区总灌溉面积15.33万亩，其中红庙水库+强家湾水库灌溉面积6.94万亩，小（一）总灌溉面积2.22万亩，小（二）型水库2.26万亩，7条河道堰+1796座池塘灌溉面积3.91万亩。

2.2 幸福渠、天堰灌区

勉县幸福渠渠首位于元墩水文站上游约6 km的河道右岸，控制流域面积249 km2。灌区跨越勉县阜川，元墩、镇川三镇的2.11万亩农田。天堰灌区地处漾家河下游元墩至小中坝，灌溉温泉镇1.79万亩农田，天堰灌区是多源头引水结合池塘蓄水的民营灌区，主要有白马堰、马家堰、金功堰、净水堰等九条堰组成，总长50.67 km。

3 灌区供需水量平衡计算原则

3.1 南郑县红庙灌区缺水量计算

红庙灌区多种水利设施交叉作用，情况复杂，特别是部分灌区水库既可给灌区补水，也可直接灌溉干渠以上及以下部分农田，控制灌溉面积很难界定，故将灌区分为四部分进行调节计算：

（1）红庙水库+强家湾水库，红庙水库是本灌区的主要水源工程，直接控制灌溉该面积3.62万亩。强家湾水库尽管集雨面积小，仅9.5 km2，但控制灌溉面积达3.32万亩，其主要靠红庙水库通过红庙东干渠补水，两个水库联合运用，故将其划分为一个片区。同时，红庙水库通过东西干渠向灌区部分小（一）型和小（二）型水库补水，故将小（一）型水库和小（二）型水库的缺水量计入红庙水库的用水量。

（2）小（一）型水库，灌区有5座小（一）型水库，强家湾水库和红庙水库联合调节，将陈家村、凤凰山、华山沟、铁炉沟水库分别进行调节计算，计算其缺水量。

（3）小（二）型水库，灌区共有17座小（二）型水库，每座水库控制流域面积和灌溉面积较小，将17座小（二）型水库视为整体，联合进行调节计算。

（4）河道堰和池塘，灌区在濂水河上有7条河道堰，1796座池塘，其灌溉面积很难界定，故将其看做整体进行调节计算，河道堰无调蓄能力，其缺水部分首先由池塘补给，超过池塘补充能力的缺水部分即为河道堰的缺水。

3.2 勉县幸福渠、天堰渠灌区缺水量计算原则

勉县幸福渠渠首位于漾家河流域元墩水文站上游，控制区间流域面积121 km2，灌溉面积2.11万亩农田，天堰灌区地处汉江支流漾家河下游元墩至小中坝，控制区间流域面积为317 km2，灌溉面积1.79万亩农田。幸福、天堰灌区均为低坝引水，无调蓄能力，其在用水高峰期的缺水即为龙门垭水库的用水过程。

4 各灌区用水过程计算

灌溉用水过程：根据各灌区的灌溉面积、土壤类别、作物种植比例、灌溉水利用系数，拟定灌溉制度，求出各灌区保证率P=75%的灌溉用水过程[1]。

河道生态需水量分析：河道生态环境需水量主要考虑维护河流基本生态和污染自净的基础流量。由于漾家河流域植被良好，本地区属水资源较丰富地区，因此采用年平均流量的10%作为生态流量，则龙门垭水库坝址处的生态流量为0.41 m3/s，年平均生态水量为1292万m3。幸福、天堰灌区位于漾家河下游，红庙灌区位于濂水河下游，该地区植被较好，雨量充沛，当河道来水大于灌溉需水量时多余水量就会回到河道下游，并考虑到灌区回归水利用的因素，河道不会断流，故在进行三灌区的缺水量计算时可不考虑生态用水。

5 来水过程的计算

5.1 红庙灌区设计年径流计算

位于濂水河上游的红庙水库是灌区的主要供水水库，其通过红庙东西干渠向下游部分水库补水，或者直接向灌区供水，以调节整个灌区的供需水量平衡。灌区内有小（一）型水库5座，小（二）型水库17座及1796口池塘。在濂水河上有7条河道堰，与干、支渠共同组成灌溉网络。故灌区年径流量可分为以下几部分计算：

5.1.1 红庙水库入库设计年径流计算

红庙水库控制流域面积121.3 km2，1960年5月建成蓄水，至今已积累长达近50年的入、出库径流资料。本次入库设计年径流采用水库实测的1963~2008年入库径流资料。按水文年进行频率计算，求得水库不同保证率年径流量[2]。

5.1.2 小（一）、小（二）型水库设计年径流计算

对无实测资料的小（一）型、小（二）型水库的可供水量计算，采用径流深等值线法计算其设计年径流量[2]。

5.1.3 水塘可供水量计算采用复蓄次数法计算。

1796座池塘，合计有效库容380万m3，水塘复蓄次数p=75%时取1.5。水塘补水量为570万m3。

5.1.4 红庙灌区河道堰设计年径流计算

红庙灌区在濂水河上有7条河道堰，分布在红庙坝址以下到河口的河段上，由于7条河道堰逐级取水，故其对河道天然来水的利用率较高，考虑回归水等因素，将红庙水库以下流域面积561.7 km2扣除小（一）、小（二）型水库流域面积后为469.6 km2全部计入河道堰的流域面积，其设计年径流量采用径流深等值线法推求[2]。

5.2 幸福渠、天堰灌区设计年径流计算

幸福渠、天堰灌区均属无实测水文资料区域，其集水面积的设计年径流采用相似流域水文比拟法计算，即以位于漾家河下游的元墩水文站为参证站，根据该站长达46年的实测径流资料计算其设计年径流，再经流域面积和降水量修正，以求得幸福渠、天堰灌区设计年径流[2]。

5.3 设计用水过程

由于红庙入库流量统计的时段仅为月，故以所选的江西营站的三个代表年的径流年内分配比例为参照，对濂水河流域的红庙水库、小（一）、小（二）型水库和河道堰P=75%的设计年径流量进行分配，求得其设计来水过程[2]。

漾家河流域的龙门垭水库坝址、幸福渠、天堰渠灌区设计来水过程，是以选定的元墩站P=75%的三个代表年的径流资料，分别求出年内分配比例，再乘以各控制断面的P=75%的设计年径流量而得。

6 龙门垭兴利调节计算

以南郑县红庙灌区及勉县幸福渠、天堰灌区在设计灌溉保证率（P=75%）时满足各灌区的缺水量为龙门垭水库灌溉用水量，采用设计代表年法作库兴利节计算[3]。

龙门垭水库库区及坝址属于中等偏好的地址条件，其年渗透量较小，漾家河流域气候湿润，降雨充沛，蒸发量较少，在对龙门垭水库在进行调节计算时，水面蒸发和渗漏量损失按经验取月平均库容的0.75%。

龙门垭水库的水利调节计算考虑了生态基流，包括幸福、天堰灌区的灌溉用水，任何时候放入下游河道的总流量不低于0.41 m3/s，即当下游灌区的灌溉需水量为零时，水库需放生态流量0.41 m3/s；当下游灌区的灌溉用水大于0.41 m3/s时，水库向下游的补水等于下游灌区的灌溉用水；当下游灌区的灌溉用水大于零小于0.41 m3/s，水库除了补充下游灌溉用水外，还需补充一部分生态基流，但总流量等于0.41 m3/s。

龙门垭水库的水利调节计算得龙门垭水库兴利库容为767万m3。