王家坪水库工程水资源论证方案研究

汪艳芳，白 夏，戚晓明

水资源是人类赖以生存的资源，近年来，随着经济的迅速发展，人类正面临水资源不足，水污染等严峻的水危机问题[1]，因此水资源的合理利用，开发和管理工作势在必行.建设项目水资源论证是进行区域水资源合理开发利用的一项基础工作，其核心内容是根据项目所在地水资源状况及其开发利用程度,对建设项目取水地点、取水量、用水环节、取水和退水可能给区域水环境带来的影响等方面进行全面系统的论证[2-3].一般在水库建设之前，必须结合当地形势，对水库进行建设项目水资源论证，编制水资源论证报告书.对建设项目进行水资源论证，主要是为了保证建设项目的高效用水，提高其综合利用效益，减少对周围环境产生的不利影响，为科学取水提供依据[4-5].本文以拟建的王家坪水库为例，探讨该建设项目取水的可行性及用水的合理性.分析该项目取水对区域水资源状况及其他用户可能产生的影响，保障建设项目的合理用水要求，以水资源的优化配置和可持续利用，支撑区域经济社会的可持续发展.

1 工程概况

为解决顺昌县蛟溪两岸元坑镇的烟田灌溉保证率低和增加元坑镇居民饮用水的问题，拟新建王家坪水库.水库主要承担灌溉和供水等任务.拟建的王家坪水库坝址以上集雨面积7.93km2，主河道长5.6km，河道平均坡降76.6‰，多年平均流量Q=0.245m3/s（多年平均来水量W=774万m3），水库正常蓄水位394m，相应的兴利库容为243万m3，最大坝高57.4m，多年平均径流量为774万m3.

2 区域水资源开发利用现状及任务

图1 蛟溪流域水系图

拟建的王家坪水库位于蛟溪流域左岸支流槎溪上游曲村村王家坪处，如图1所示.在水库未建设之前，沿溪两岸的农田主要靠槎溪及其主河道蛟溪的来水通过现有的拦河坝进行灌溉，另外，槎溪流域水能蕴藏量丰富，目前已开发有曲村一级、二级及光地四级电站三座小型径流式水电站，根据调查，拟从王家坪水库灌溉的受益区范围内现有蓄、引、提水利工程7处（滚水坝及其配套灌渠），拟受益区内有效灌溉面积6705亩，保证灌溉面积仅1800亩，占有效灌溉面积的26.8%，即约4905亩的农田灌溉得不到保证.灌区涉及元坑镇6个行政村：福丰村、秀水村、东郊村、九村村、槎溪村和曲村村.同时，由于王家坪水库的建设拦截了槎溪上游7.93km2集雨面积的来水，约占槎溪流域总面积（36.4km2）的21%，因此位于槎溪两岸的槎溪村和曲村村600亩中的125亩保灌面积需纳入王家坪水库的供水范围，综上所述，王家坪水库须承担下游5030亩农田灌溉问题，除此之外，还应承担居民饮用水源.

3 水库工程水资源论证

3.1 建设项目取用水分析

3.1.1 来水量分析

拟建的王家坪水库坝址以上流域面积7.93km2.因其所在流域内无实测径流资料，选择邻近的陈大水文站作为王家坪水库径流计算的参证站.根据陈大站1976～2011年实测流量资料，采用式（3.1）进行流域面积比和年降雨量修正[6]，计算王家坪水库坝址历年各月径流.

式中：Q坝为所求坝址时段内来水流量；Q参为参证站该时段内来水流量；F坝为所求坝址集雨面积；F参为参证站集雨面积；P坝为所求坝址时段内降雨量；P参为参证站该时段内降雨量.

根据计算求得坝址径流Q坝=0.245m3/s，多年平均来水量W=774万m3，年内来水分配比参照陈大水文站.

3.1.2 用水量分析

根据灌区复种指数及灌溉定额等指标计算结果，至设计水平年2030年保证5030亩农田灌溉需水量约393.51万m3（保证率90%），灌溉年均需水量为342.61万m3.此外，还应考虑环保、库区蒸发、渗漏等年均耗水量约92万m3用水和下游生态环境用水77.4万m3（取多年平均径流量的10%）.

3.2 水库供需平衡分析

本文在进行水量平衡分析计算时，选取2011年作为现状水平年，规划水平年为2030年.根据上述的来水量和用水量，通过水量平衡计算，王家坪水库在正常蓄水位为394.0m，保证灌溉下游5030亩农田时，灌溉保证率为100%，无灌溉破坏年份.这说明某水库在正常蓄水位为394.0m时仍可能有灌溉更多农田的潜力.经过试算，某水库在正常蓄水位为394.0m时，扣除生态蒸发渗漏等用水后最多可以灌溉5650亩农田，此时破坏年份仍是2004.03～2005.02和2009.03～2010.02，破坏的月数共有6个月.说明某水库正常蓄水位选为394.0m较实际灌溉需要的正常蓄水位偏高，但是考虑到水库余水将作为当地部分居民饮用水的备用水源和区域经济发展对水资源需求量的逐步增加，正常蓄水位取394.0m，方案可行.

3.3 水库水质分析

由于王家坪水库同时承担供水任务，因此，水库的水质须达到《生活饮用水卫标准》（GB5749-2006）[7]和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）[8]要求.水库水质检测成果表明拟建的王家坪水库坝址断面水质监测指标满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）基本项目中Ⅱ类标准且满足集中式生活饮用水地表水源地补充项目限值要求.说明水库水质可以满足供水要求.

3.4 项目建设的影响分析

3.4.1 对下游电站工程的影响分析

水库所在流域流域由于水能蕴藏量丰富，目前已开发有三座小型水电站，分别为一级、二级及四级电站.一级电站装机容量为160kw，引用流量0.19m3/s；二级电站装机容量为200+55kw，引用流量0.2m3/s；四级电站装机容量为500kw，引用流量1.4m3/s，接三级电站尾水,与三级电站相匹配，发电引水主要来自另一支流上的光地水库.一级、二级电站都为径流式电站，无水库调节.四级电站引水由光地水库调节.

由于水库的建设，坝址以上来水将被拦截并经人为按照灌区需水情况重新分配，该措施将会直接影响大坝下游的三个电站的运行，故本次水资源论证需对该情况进行分析论证大坝的建设将对它们产生多大影响.

大坝建成后，通过穿坝钢管将水库水引出，之后在引水钢管桩号GD0+160m处分两条支管，其中放入原河道中的分叉管的灌溉水将会直接放入原河道流经各电站.而另一分叉管将直接引到其他流域灌溉，该水不会经过电站.综上，水库建成坝址下游河道来水量扣除另一管道引水后将由灌溉水、生态用水及水库弃水组成.根据水库多年调节计算表调节计算得到坝址下游河道历年各月来水量.通过计算所得的建坝后各月来水与天然（建坝前）来对比，并与各级电站额定引用流量对比.若建坝后来水流量比额定流量大的时段则视为无影响，比额定流量小而天然的比额定流量大的时段则受影响，影响流量按电站额定流量减去坝后来水流量来计算.通过对建坝前后多年各月来水流量计算发现，水库建成后，对一级电站有影响的月份为当年7月份至翌年月份，共8个月份，对曲村二级电站有影响的月份为当年7月份至翌年3月份，共9个月份.其中由于本水库的建设平均每年将会减少一级电站发电量 120810kw·h，减少二级电站发电量100505kw·h，由于两级电站为同一业主，即平均每年将会减少该业主共221315kw·h发电量.对于四级电站，该电站建设完全是与三级电站相匹配的.另外，四级电站年均利用小时数为3000小时，而三级电站为3300小时，从这方面看，四级电站只要引用三级电站的尾水其装机利用小时数就应与三级电站相当.在三级电站满发情况下，四级电站引用流量不受水库所在河道来水变化影响，若三级站单机发电，四级站引用流量就将受本河道来水变化影响.从现有三级电站年发电利用小时分析，考虑其全年2个月（5、6月）时段为满发运行，10个月时段为单台运行，分析四级站的受本水库建设的影响，经计算，由于本水库的建设平均每年将会减少四级电站发电量119884kw·h.但经过实地调查，实际情况是四级电站的渠道经常坍塌破坏，导致目前四级电站发电受影响，建议业主根据实际情况与电站业主进行协商解决.

通过以上分析可以看出，某水库的建设对下游三个小型电站都有一定影响，因此，水库建设后需对各电站进行一定的补偿.

3.4.2 对下游河道环境的影响分析

王家坪水库的调节库容为236万m3，属于多年调节水库.当王家坪水库建成后，将影响坝址下游生态环境的用水要求.从坝址～槎溪与蛟溪汇合处的流量将减少，但其区间内地表植被覆盖率高，水土保持状况良好.为了满足下游河道生态环境用水需要，维护水体的自然净化能力，禁止出现断流现象及为了保持河道生态环境，要求在拟建拦河坝设置放水闸阀措施，以满足下游生态保护需要的最小流量.目前水库的设计中生态放水量考虑了多年平均流量的10%（0.025m3/s）.由于下游河道无需保护的珍贵水生生物，因此，预计在该下泄水量下未来该区间的水环境不会发生根本性变化.

3.4.3 对下游用水户的影响分析

目前拟建王家坪水库坝址下游无居民取水点，该流域的来水基本用来灌溉.综上，王家坪水库建设完成后，不会影响下游居民的生活用水，但会提高下游农田的灌溉保证率.

4 结论

通过以上分析可知：王家坪水库水质优良，可以作为饮用水源和灌溉用水；水库正常蓄水位选为394.0m，较实际灌溉需要的正常蓄水位偏高，但是考虑到当地日益加快的经济发展速度且水库将作为当地部分居民的备用水源，水库正常蓄水位选择394.0m合理可行的；由于王家坪水库的建设改变了其所在河道来水的时空分布，对下游三个电站将产生一定不利影响，水库建设业主需对其进行一定的补偿.由于下游河道无需保护的珍贵水生生物，因此，在水库下放多年平均流量的10%放水量下预计未来对该区间的水环境不会发生根本性变化.同时水库的建设可以大幅度提高下游两岸农田的灌溉保证率.

通过对王家坪水库进行水资源论证，可以检验水库的建设是否能够满足区域需水要求，提高水库工程建设的有效性.同时，通过水资源论证可以分析出水库建设对上下游产生的不利影响，以便业主可以提早消除这些不利影响，加快工程的建设，尽快发挥工程效益.

综上所述，开展王家坪水库水资源论证工作，对保证水库工程建设满足实际需要具有重要作用与意义.