福地水库旱警水位的确定

沈建亚

（西安水文水资源勘测局，陕西 西安 710100）

1 水库概况

福地水库位于陕西省宜君县五里镇套滩村，坝址距河口约30 km，属于北洛河一级支流五里镇河。坝址以上流域面积120 km2，主流长度25 km，比降10‰。福地水库枢纽工程于1 958 年10 月破土动工，1965 年9 月竣工完成。总库容1050万m3，兴利库容427 万m3，死库容135 万m3，是一座综合开发的Ⅲ等中型水利枢纽工程，兼有防洪、灌溉、旅游养殖等多种功能，灌溉面积800 km2。

流域内多年平均降雨量650 mm，多集中在7 月、8 月、9 月，最大降雨量为2003 年925 mm，河道来水除少量由春季融雪及地下水补给外，主要由降雨形成，多年平均径流量7.29×106m3。

1.1 水库工程简况

水库枢纽工程包括大坝、溢洪道、输水涵洞和泄洪排沙洞四大部分。福地水库工程特性见表1。

表1 福地水库工程特性表

1）水库大坝：水库大坝为均质土坝，最大坝高30 m，设计坝底高程991.75 m，坝顶高程1021.75 m，坝顶长161.00 m，坝顶宽4.00 m，最大坝底宽度为185.00 m。

2）泄洪放水设施：2002 年～2003 年除险加固后，坝枢杻工程情况为：右岸为开敞式正槽溢洪道，进口底高程1015.75 m，进口平渠段尺寸为115 m×20 m（长×宽），最大下泄流量213 m3/s。

3）洪水标准：水库原设计标准为50 年一遇洪水设计，最大下泄量为242 m3/s，200 年一遇洪水校核，洪峰流量为310 m3/s。

1.2 坝址上下游情况

福地水库大坝上游为山区和半山区，山区植被较好，没有蓄引水工程。下游五里镇河西南东北向汇入北洛河，至汇入口没有蓄引水工程。

1.3 输配水工程及供水状况

输水涵洞位于大坝左岸，进口底坝高程为1004.90 m，进口控制建筑物采用卧式双排孔放水，设计输水流量1.00 m3/s，校核输水流量1.50 m3/s。涵洞洞身采用城门洞型断面形式，净宽0.80 m，净高1.50 m，比降i=1/200，总长110.00 m。新建泄洪排沙洞位于大坝左岸，为无压式，泄洪排沙洞进口底板高程为1002.00 m，洞身断面采用城门洞形，底宽3.8 m，洞高4.89 m，洞底比降为2%，洞长243.62 m，洞出口底板高程为997.13 m，最大泄洪流量为171 m3/s。

1.4 水库现状

水库建成后经过48 年运行，为当地农业生产和防洪做出了积极贡献。但经过多年淤积，水库的调蓄、防洪作用已显著下降。目前水库坝前淤积高程已达1010.75 m，淤积量为649.6 万m3，实际最高蓄水位为1015.75 m，蓄水量为66.61 万m3。

2 水库来水量和现状用水量调查

在福地水库的积极参与下，对建库以来月、年来水量和1980 年～2012 年的月、年用水量及用水性质进行调研。

2.1 集水区域来水过程调查

调查方法：根据水库水量平衡原理由水库管理部门逐月进行计算，得到1989 年～2012 年各月来水量。水库管理部门提供径流量系列为24 年，不满足频率计算分析有关要求。为此，选择邻近河流漆水河耀县水文站1980 年～2012 年径流量系列资料采用平均值逐月比对法对福地水库径流量系列进行延长。

2.2 用水状况调查

调查方法：根据福地水库提供的用水量表推算出月、年实际用水量。福地水库主要用水为灌溉、生态和水库蒸渗用水，没有工业和城镇生活用水。

1）农业灌溉用水：福地水库灌溉面积800 km2。

2）生态用水：按水库年实际平均来水量的10%计算年生态用水量，然后平均分配到各月。

3）水库蒸渗耗水：采用汛期（6 月～9 月）和非汛期（10 月～5 月）计算，汛期根据汛限水位所对应的库容（查水库库容曲线）减去死库容所得的库容的1%，为汛期蒸渗水量；非汛期根据正常蓄水位（即正常高水位）所对应的库容（查水库库容曲线）减去死库容得到库容的1%，为非汛期蒸渗水量。资料由水库管理部门提供2001 年～2012 年农业灌溉、生态环境及水库蒸渗系列资料。

3 旱警水位确定

3.1 水库来水量分析计算

1）水库径流量系列的确定：根据上节一致性分析结论，拟采用插补延长系列进行频率计算分析。

2）设计年径流的计算：用1980 年～2012 年插补延长的年径流量系列资料进行频率计算分析，频率计算曲线图见图1。由图1 可知，75%的设计年径流量为3.47×106m3；95%的设计年径流量为2.57×106m3。

图1 福地水库年径流量频率计算曲线图

3）径流量年内月分配：选用与75%和95%频率相接近的各3 个年份（与75%频率接近的年份为1986 年、1997 年、2002 年，与95%频率接近的年份为1980 年、1987 年、2008 年），从中选取最不利的一个年份进行年内各月来水量分配计算。与75%频率接近最不利年份选2002 年，与95%频率接近最不利年份选1980 年，进行年内月分配计算，计算成果见表2。

表2 福地水库径流量年内分配计算成果表 单位：106m3

3.2 需水量分析

调查需水量分析计算：由于资料所限，需水量预测较为困难，本次直接以实际用水量作为需水量进行分析计算。

3.3 应供水量分析

当水库的来水量大于及等于月用水总量时，水库未来来水量满足用水需求，水库应供水量为0。当来水量小于月用水总量时，其差值为水库应供水量。根据福地水库各月用水总量及不同频率设计各月来水量分析计算各月应供水量。福地水库应供水量逐月滑动计算见表3。按75%偏旱年景计算的月最大应供水量为0.196×106m3。按95%干旱年景计算的月最大应供水量为0.303×106m3。

表3 福地水库应供水量逐月滑动计算表 单位：106m3

3.4 旱警水位确定

福地水库为年调节水库，根据《旱警水位(流量)确定办法》，水库旱警水位以逐月滑动计算的水库应供水量最大值与死库容之和得到的库容量所对应的水库水位作为水库旱警水位，并考虑库内取水设施高程等因素，综合分析确定。福地水库按75%偏旱年景来水量和95%干旱年景来水量计算的最大应供水量分别为0.196×106m3和0.303×106m3。由于水库经过48 年运行，泥沙淤积量已占据了大部分库容，目前实际蓄水库容只有0.666×106m3，对应的库水位为1015.75 m，与溢洪道底高程一致。实际死水位为1009.20 m，取水口为斜坡塔式，目前取水口最低高程也为1009.20 m，故死库容为0。因此按最大月应供水量0.303×106m3计算得到的水位1014.80 m 即为旱警水位。考虑今后社会经济发展和环境生态水平的提高，确定福地水库旱警水位为1014.80 m。

4 成果合理性分析

根据福地水库1989 年～2012 年24 年历年各月最低水位资料统计低于旱警水位的次数，与福地水库运行以来实际情况基本一致。

1）低于旱警区间分析

低于旱警水位的月份全年各月都有，但最大应供水量为3 月～6 月，此时期为春灌时期，农田灌溉用水量较大，来水量又相对较少，这与实际情况也相符。

2）重现期分析

24 年中月最低水位低于旱警水位的频次依次为29.2%、29.2%、25.0%，平均为27.8%，近3 年一遇，与福地水库实际情况相符。福地水库历年月最低水位低于旱警水位次数统计见表4。

3）控制参数分析

本次确定的福地水库旱警水位为1014.80 m，该水位高于水库死水位5.60 m。其对应旱警库容0.303×106m3，占目前实际可蓄库容的45.5%。

综合评价旱警水位指标基本合理。

表4 福地水库历年月最低水位低于旱警水位次数统计表 单位：次

5 结论及建议

在确定旱警水位时，根据水库所在流域面积情况，所在流域地市经济社会发展状况以及水库下游的用水需求，需既考虑水库现状的用水需求，又考虑未来的用水需求。

本次确定的福地水库旱警水位1014.80 m，经陕西省防汛抗旱总指挥部和陕西省水文局组织专家进行审核，得到了专家组的一致通过，并在实际工作中得到了应用，为当地工农业生产和防汛抗旱工作提供了准确的依据。