以瀑河水库为例实施跨流域调水需水量分析

□杨柳悦

瀑河水库是一座以防洪为主兼灌溉等综合利用的中型水库，控制流域面积263km2，总库容8592 万m3，调洪库容7024 万m3，兴 利 库 容2386 万m3，死 库容113 万m3。由于水库上游连年干旱少雨，来水量大幅度减少，致使水库近年来一直处于干涸状态，水库效益无法发挥，水库及下游河道生态环境恶化。安格庄水库是大清河北支中易水上的控制工程，控制流域面积476km2，总库容2.86 亿m3（除险加固后），是以防洪、灌溉为主的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。紫荆关“五一渠”渠首位于拒马河紫荆关上游2km 处，渠道经紫荆关至黄土岭入中易水北支，全长2.65km，跨流域引水进入安格庄水库。安格庄水库水资源量相对丰富，将安格庄水库富余水量相继引入瀑河水库，是解决瀑河水库一系列生态问题的有效途径，将进一步改善瀑河水库及下游河道的生态环境。

1.瀑河水库天然年径流

瀑河水库控制流域面积内有瀑河水库站和水库上游控制流域面积的塘湖站两处水文站。瀑河水库站设立至今有连续的水位、出流等观测项目。塘湖站有自1956 年建站以来1956～1968年连续9 年的观测资料。收集了包括《海河流域大清河系水文年鉴》《瀑河水库除险加固工程初步设计报告》在内的瀑河水库径流资料系列，采用多种方法对资料系列进行可靠性、一致性、代表性审查。考虑到人类活动对水资源量的影响，为使河川径流及分区水资源量计算成果基本反映天然状况，并使资料系列具有一致性，满足采用数理统计方法的分析计算要求，要对测站以上受人类活动影响，消耗、减少、增加的水量进行还原。

水库上游还原水量，考虑水库上游用水，从外流域引水回归水量，采用分项调查法，对水库径流系列进行还原计算。据统计，瀑河水库上游主要用水户为农业灌溉、人畜饮水、工业用水等。根据流域内涉及的村庄人口、牲畜、耕地、工业统计结果，得到流域内用水户的基础资料，耗水定额根据实际调查分析，最终确定不同用水户的耗水量。外流域引水的回归水量由引水量乘以灌溉回归系数得到，通过分析，灌区在瀑河流域内回归系数为0.2。

根据水库反推入库径流与上游用水量还原结果得到瀑河水库1961～2014 年天然年径流系列。采用P－Ⅲ型曲线进行统计参数分析，频率曲线见图1。经适线调整后得天然年径流特征值及不同保证率径流量，设计成果见表1。

2.瀑河水库入库径流

在计算天然径流时，对上游耗水量和外流域引水量进行了还原，因此在天然系列中扣除水库上游不同水平年的农业灌溉和人畜饮水、工业用水，并计入不同水平年易水灌区和胜利南渠引安格庄水库进行灌溉的回归水量，得到相应各水平年的入库径流量。瀑河水库入库年径流成果见表2。

3.瀑河水库下游用水量分析

瀑河水库下游用水主要为灌区农业用水。水库下游有于庄、谢坊和利民等3 个灌区。灌区建成后，自2000 年以来，瀑河水库上游流域大部分年限均为枯水年，水库入库径流均为0，水库多年处于干枯状态。因此下游灌区不断萎缩，地表水灌溉逐年减少。水库下游瀑河河道常年处于干涸状态。

根据《河北省主要农作物灌溉用水年内分配》分析结果，瀑河水库下游灌区属于京广北区，主要作物是冬小麦、早秋作物、晚秋作物、经济作物。

根据河北省地方标准《用水定额》（DB13 /T116.1-2013），结合农业分区、土壤、当地实际条件，确定项目区内农作物灌溉用水定额。

图1 瀑河水库站天然年径流频率曲线

4.瀑河水库需外调水量分析

瀑河水库自2000 年以来多半处于干库状态，库区及下游河道生态严重恶化。本次分析中，考虑水库本流域来水量主要用于下游农业灌溉，安格庄水库向瀑河水库所调水量主要用于补充瀑河水库自身生态蓄水及水库下游至徐水县城段瀑河河道景观用水。瀑河水库除险加固工程完成以后，水库防渗高程38.5m，因此考虑补充维持库水位38m。下游段河道景观用水量主要采用槽蓄法进行计算。

本次工程位于太行山迎风区，根据《水资源供需预测分析技术规范》（SL429－2008），河道内最小生态环境需水量，以及维持水库下游至城区段水面面积，分析单位水面面积蒸发和渗漏损失，适当考虑改善水质的换水要求，对拟定水面面积的补水定额进行预测。

主要计算公式为：

水面蒸发需水量We

式中：We—水面蒸发蓄水量（m3/a）；

A1—水面面积（hm2）；

Ee—水面蒸发量（mm/a）。

渗漏需水量WL

式中：WL—渗漏需水量（m3/a）；

K—经验系数。

河道环境需水量W基

式中：W基—河道环境需水量（m3/a）；

H—平均水深。

经分析瀑河水库用水及瀑河景观用水量为1450 万m3/a。综合输水系数取0.75，则每年需从安格庄水库调水1933 万m3。

5.瀑河水库外调水原则

将安格庄水库多余的水量相继引入瀑河水库，改善瀑河水库及其下游的生态环境，具体调水原则为：当安格庄水库弃水量＞瀑河水库及其下游河道生态需水时，根据瀑河水库及其下游河道生态需水量确定调水量；当安格庄水库弃水量＜瀑河水库及其下游河道生态需水时，根据安格庄水库弃水量确定调水量；根据安格庄水库兴利调节成果，弃水多发生在5 月～8 月，需合理确定工程调水时段。

6.取得结论

将安格庄水库多余水量相继调入瀑河水库，可提高水资源综合调度能力，补充瀑河水库及其下游生态用水，进一步完善保定水网连通体系，促进生态文明建设可持续发展。本文以瀑河水库为例，对瀑河水库本流域自产水量及用水量，水库及下游河道生态需水所需外调水量进行了分析论证，讨论跨流域调水工程中受水区水量的合理利用。□

表1 瀑河水库天然年径流成果表 单位：万m3

表2 瀑河水库入库年径流成果表