张家岩水库入库水量分析研究

江嘉荔，何正普

(四川省成都水文水资源勘测中心，四川 成都 611130)

0 引 言

张家岩水库是一座位于沱江流域但以岷江流域水源囤蓄为主、当地产水为辅的中型水库，承担着向四川省简阳市、东部新区等地区灌溉和城乡供水，以及向邻近水库中转岷江水源的任务。近年来，随着成都平原区社会经济的高度聚集发展，张家岩水库的水资源供需矛盾日益突出。因此，开展张家岩水库入库水量及过程的深入分析研究，对指导该水库的水资源优化配置、合理利用将起到积极作用。

1 工程概况

张家岩水库位于四川省成都市东部新区，水库所在河流为沱江二级支流海螺河(当地又称贾家河、张家岩河)上游。根据四川省水利普查，河道长度为38 km，集水面积242.0 km2，水库坝址以上集水面积17.02 km2，河流在简阳市草池镇汇入沱江一级支流绛溪河。水库始建于1970年，设计总库容1 492万m3，正常蓄水位以下库容1 420万m3，调节库容1 320万m3，是龙泉山灌区的第一级中型蓄水枢纽。水库除坝址以上天然来水外，主要通过龙泉山隧洞引岷江水源囤蓄库内；开发任务为灌溉、防洪、城乡生活综合供水，以及向邻近的三岔水库、石盘水库、老鹰水库中转输水。

2 水库来水分析计算

2.1 天然来水

张家岩河无实测水文资料。根据附近索溪河上涌泉水文站1980—2021年资料，并采用水文比拟法计算得张家岩水库坝址处多年平均和不同设计频率下的天然来水成果[1_2]，详见表1。

表1 张家岩水库坝址各设计年型天然来水成果表 万m3

以表1中的各设计频率成果为控制，在涌泉水文站径流系列中分别选择多年平均、P=75%、P=95%典型年的实测月分配过程为模型，计算各设计年型来水月分配过程，详见表2。

表2 张家岩水库坝址各设计年型天然来水月分配表 万m3

2.2 都江堰调入水

从2.1节计算成果可以看出，张家岩水库的天然自产水量是十分有限的，多年平均自产水仅为557万m3。作为调节库容1 320万m3的中型水库，其都江堰调入的岷江水量，是支撑张家岩水库可供水能力的关键所在。因此，科学分析确定都江堰的调入水量和调水过程，是评价张家岩水库能否有效支撑起灌溉、供水以及向其他水库转输水源任务的重要环节。

根据笔者收集的都江堰灌区经龙泉山隧洞调入张家岩水库水量的20 a(2003—2022年)资料记录，初步假定其调水过程与张家岩水库的天然产水具有基本一致的同频关系；按照常规的水文计算方法[3_4]，可测算得都江堰调入水量的频率分析设计成果如表3所示。

依据上述设计成果，在都江堰灌向张家岩水库的调水资料系列中选取各设计典型年的月分配过程为模型，计算各设计年型来水月分配过程如表4所示。

表4 都江堰灌区各设计年型调入张家岩水库水量月分配表 万m3

2.3 张家岩水库入库总水量计算

按照前述收集资料和计算结果，张家岩水库入库总水量可用两种方案获得。

(1)按同频率叠加，即以表2、表4的测算结果，叠加构成张家岩水库入库总水量，详见表5。

表5 张家岩水库设计年型入库总水量及月分配表(一) 万m3

(2)按照张家岩水库所在流域天然产水的设计频率典型年，直接进行相应年份的天然来水与都江堰实际调水资料过程叠加，详见表6。

表6 张家岩水库设计年型入库总水量及月分配表(二) 万m3

据上分析，表5采用常态水文分析方法所确定的入库水量与表6的实际发生情况比较，设计条件下的多年平均入库水量基本一致，但P=75%、P=95%时，其设计值比实况偏差较大，且实况调水普遍较多。

3 问题讨论

3.1 问题

以张家岩水库天然来水和都江堰调入水量设计频率成果为控制，分别选取典型年，发现两者在同频率下发生的典型年不匹配，无相关性，详见表7。

表7 张家岩水库天然来水与都江堰调水典型年比较表

选用张家岩水库2003—2021年同步期天然来水与都江堰调水过程资料绘制入库水量过程线图，详见图1。由图可见，其走势并不完全遵循 “天然来水少时，都江堰调入水增多；反之亦然”的原则。主要表现为：

图1 张家岩水库2003—2021年同步期天然来水与都江堰调水过程线图

(1)2009年、2010年、2011年、2012年、2013年、2014年、2017年，水库所在流域来水较偏丰，都江堰调入水量也偏多，调入最多的年份较多年平均高出30%以上；呈现出水库所在流域来水丰沛时，岷江流域调入水量也丰沛的态势。

(2)2003年、2006年、2007年、2019年水库所在流域来水偏枯，都江堰调入水量也偏少，调入最少的年份较多年平均偏少20%以上；呈现出水库所在流域来水偏枯时，岷江流域调入水量也偏少的态势。

(3)2005年、2008年、2016年、2018年、2020年、2021年水库所在流域来水较丰沛，都江堰调入水量较少，调入最少的年份较多年平均偏少25%以上；呈现出水库所在流域来水偏丰时，岷江流域调入水量偏少的态势。

(4)从年内调水过程看，整体呈现为汛期调水量大，枯季调水量小的态势。

综上初步分析认为，如果以张家岩水库所在流域的丰、枯来水特征作为都江堰调入水量多少的基本依据，则在已收集测算的20 a同步期水库所在流域和都江堰调水资料中，仅有约1/3的年份服从“本流域来水偏少，都江堰配水增多”的常态规律；其余年份均为逆常态调度。可见，都江堰的调入水量并不完全是以张家岩水库所在流域的丰、枯来水变化进行的。

3.2 原因分析

(1)张家岩水库所在流域年产水总量较少(约占入库水总量的1.8%)，其流域的丰、枯变化对指导都江堰的调水量配置安排影响甚微。

(2)调水工程与受水工程(张家岩水库)分属岷江、沱江两大流域，其丰、枯变化并不完全同步；当岷江和张家岩水库所在流域同时出现丰水年时，因岷江水源丰富且张家岩水库具有囤蓄能力，会出现在张家岩水库所在流域的丰水年、丰水月时，都江堰调入水量增多的态势。

(3)张家岩水库承担有向邻近三岔水库、石盘水库、老鹰水库中转输水的任务，这些水库的需水要求也将通过都江堰调水，并由张家岩水库的中转输水功能去完成配置。

因此，都江堰的调入水量多少，与张家岩水库所在流域的丰、枯水表现特征基本不具有明显的关联性。

4 结 语

根据张家岩水库近20 a的天然来水、调水实况资料分析，可以初步认为：由于张家岩水库具有以外调水为主的工程特点，其入库总水量分析确定时，如果仍按水库所在流域的设计来水频率和水文计算方法去确定相应的调入量及调水过程，是不符合客观情况实际的。

基于以上认识，笔者认为，在张家岩等类似以调入囤蓄水量为主的水库工程水资源配置能力分析论证时，应重点结合水库承担任务及供水需求、以及调水工程和水库工程的囤蓄调度能力等，进行综合平衡测算确定；水库所在流域的设计天然产水量及过程，可纳入供水配置相关过程研究时参考。