水库联合调度供水调节计算与分析

董 凯

（抚顺大伙房水库发电有限责任公司，辽宁 抚顺 113007）

随着社会经济的快速发展，水资源时空分布不均衡，河流汛期径流量与枯期径流量变幅较大，洪水期有大量弃水而枯水期可用水量相对短缺，形成枯水季节旱灾，汛期洪涝灾害的局面。水库建设是解决水资源短缺与水资源供需矛盾的有效措施[1-3]。由于河流上水库的水文特性、调节能力等差异性，在为用水户供水时，通过水库调蓄补偿可以充分利用地表水资源，从而进一步发挥水库联合调度能力，解决用户需水问题。本文通过水库联合调度供水，优先利用棕树水库，不足部分由洋坪水库补充，分析水库在保证农田灌溉、农村生活用水、生态环境用水的基础上，调节计算水库向工业年供水49.92万m3的可行性和可靠性。

1 工程概况

洋坪水库位于棕树水库下游，库尾与棕树水库大坝下游相连，水库建于三岔河支流千峰河左支洋坪河上，洋坪水库坝址以上集水面积20 km2，棕树水库坝址以上集水面积18 km2，洋坪水库至棕树水库区间集水面积2 km2。棕树水库是一座以灌溉为主兼有防洪任务的蓄水工程，总库容290万m3，正常蓄水位1416.5 m，相应库容120万m3，兴利调节库容115万m3，死水位1410.0 m，死库容5万m3，设计灌溉面积4500亩。洋坪水库是一座以灌溉为主兼有防洪任务的蓄水工程，总库容88万m3，正常蓄水位1408.0 m，相应库容45万m3，兴利调节库容42万m3，死水位1403.6 m，死库容3万m3，设计灌溉面积846亩。

2 来水量分析

2.1 取水口以上来水量计算

水库所在区域无水文监测资料，按无实测资料地区方法计算，采用降水径流频率相应法计算历年设计径流深[4]。利用安顺气象站1954年～2010年实测雨量资料进行分析，采用频率适线法得出多年平均年降雨量X=1330.3 mm，Cvx=0.18，Cs=2.0Cv。流域内多年平均径流系数a=0.50，计算径流深Y=665 mm。

洋坪水库坝址以上流域所在的区域面积20 km2，其中洋坪水库至棕树水库区间面积2 km2，棕树水库以上集水面积18 km2，洋坪水库多年平均来水量为1331万m3，占千峰河流域来水量的15.8%。棕树水库多年平均来水量为1198万m3，占千峰河流域来水量的14.2%。

2.2 不同保证率来水量计算

根据分析计算结果，棕树水库多年平均来水量为1198万m3，棕树至洋坪水库区间多年平均来水量为133万m3，Cv=0.34，Cs/Cv=2进行频率计算，得到不同频率的设计年来水量分析结果见表1。

表1 棕树水库及棕树至洋坪区间年径流量与流量计算成果表

区域棕树水库以上频率P(%) 50% 90% 95% 97% 多年平均年径流量(万m3)1152.2 714.6 615.2 556.4 1198.0年流量(m3/s) 0.37 0.23 0.20 0.18 0.380棕树与洋坪水库区间年径流量(万m3) 127.9 79.3 68.3 61.8 133.0年流量(m3/s) 0.04 0.03 0.02 0.02 0.042洋坪水库以上年径流量(万m3)1280.2 793.9 683.5 618.2 1331.0年流量(m3/s) 0.41 0.25 0.22 0.20 0.422

2.3 典型年选择

棕树水库为年调节水库，采用典型年法进行调节计算[5]。典型年选择时应在1954年～2010年时段选择。选择典型年的原则主要是坝址处年来水量及枯水期来水量同设计保证率97%的年来水量及相应的枯水期来水量接近。根据上述原则，1962年5月～1963年4月时段来水量过程作为97%的典型代表年来水过程，来水量过程见表2。

表2 洋坪水库设计代表年97%保证率来水量过程表

3 用水量分析

3.1 生活及灌溉用水

根据流域内生活、灌溉指标及相应用水定额，水库取水口以上流域内生活、生产用（耗）水量计算成果见表3。

表3 水库取水口以上流域内用水量表

3.2 生态用水

以多年平均来水量的10%作为生态用水，棕树水库年生态环境放水量为120万m3，洋坪水库年生态环境放水量为133.1万m3。

3.3 灌溉区域用水

棕树水库设计灌溉面积4500亩，其中水田3000亩，旱地1500亩；水田复种指数1.8，旱地复种指数2.0，灌溉水利用系数0.71，则保证率97%的典型年灌溉用水量为91.84万m3。洋坪水库设计灌溉面积846亩，全部为水田，水田复种指数1.8，灌溉水利用系数0.71，则保证率97%的典型年灌溉用水量为21.75万m3。因此，洋坪水库及棕树水库保证率97%的灌溉用水量为113.59万m3。

3.4 工业用水

电厂夏季日最大取水量为1917.58 m3/d，日平均取水量为1665.12 m3/d；春秋季日最大取水量为1698.42 m3/d，日平均取水量为1474.55 m3/d；冬季日最大取水量为1425.27 m3/d，日平均取水量为1237.03 m3/d。年取水量为49.92万m3。

4 水库联合调节计算

4.1 计算方法与控制条件

（1）调节计算公式

根据水量平衡原理，典型年逐询调节计算。调节计算公式为：

式中：Wi、Wi-1为第 i及 i-1月末水库蓄水量；W天然为当月上游区间天然来水量；W下泄为当月上游棕树水库下放水量；W回为当月上游棕树～洋坪水库区间来水量；W耗为当月上游区间耗水量；W生态为当月下游生态需水量；W用为当月下游灌溉、人畜等用水量（下游用水已包含在水库的供水范围内）；W损失为水库损失量（包括水库蒸发和渗漏，按照月始未库容的1%计算）；W0为正常蓄水位相应库容；W弃为水库当月弃水量。

（2）调节计算边界条件

优先利用棕树水库，不足部分由洋坪水库补充，以棕树水库、洋坪水库的正常蓄水位起调，正常蓄水位库容分别120万m3、45万m3。以水库死水位作为调节水位下限。

4.2 调节计算结果

结合水库取水口处97%保证率的年来水量，在扣除上游耗水、灌溉用水及下游生态用水后，通过对水库的调节计算，在97%保证率来水量条件下，从正常蓄水位起调，通过棕树水库、洋坪水库的联合调度供水，完全可以满足电厂年取水量49.92万m3的要求，详见表4、表5。

表4 棕树水库97%保证率可供水量调节计算表 单位：万m3

由表4可知，典型年97%保证率情况下棕树水库来水量544万m3，扣除上游耗水量、灌溉用水量及水库蒸发渗漏损失，水库可利用量369.21万m3。为保证水库下游河道的生态平衡，水库为下游生态放水120万m3，经水库调蓄后，下泄水量412.73万m3，作为洋坪水库的一部分来水量。

表5 洋坪水库P=97%可供水量调节计算表 单位：万m3

由表5可知，典型年97%保证率情况下棕树水库来水量包括区间来水量与棕树水库下泄水量，总来水量472.73万m3，扣除灌溉用水量及水库蒸发渗漏损失，水库可利用量441.54万m3，水库为下游生态放水量133.1万m3。经水库调节计算后，洋坪水库年可供水水量能够满足工业年取水量49.92万m3的要求，取水量是可以得到保证的。

5 结论

通过棕树水库、洋坪水库联合调度供水调节计算与分析，来水量在扣除灌溉、生态、农村生活用水后，在97%保证率情况下年可供水水量大于工业年取水量，满足工业的取水要求，计算结果与水库实际运行情况相符。由于是水库间的联合调度，在洋坪水库取水时，需要从棕树水库下放水补给，在下放棕树水库时，应根据取水情况来合理调度利用水资源，使水资源得到充分的利用，对工业用户取水具有指导作用。