论文部分内容阅读
摘要：综合利用水库常用的方法有一级调节计算和两级调节计算。其中两级调节计算常用方法又有三种：其一为时历法，其二为概率法, 其三为化算保证率法。概率法较为简单，是作小型水库设计时常采用的方法。可是我们在设计工作中还遇到一种情况，就是两部门用水比例不相当，一种任务用水比例少保证率高，另一种任务用水比例大，保证率低。这时用上述各种方法都不太合适。本文通过红岩水库兴利库容的确定，按具体问题具体分析的思路，拓展兴利调节计算的方法，供类似工程借鉴。
关键词：综合利用、供水、灌溉、兴利库容、借鉴
一 、引言
修建水库的目的是兴利除害，而水库的功能有灌溉、防洪、发电、供水……等，这里灌溉、防洪、供水是兴利、防洪是除害。综合利用水库是指担负两种或两种以上工程任务的水库。在确定综合利用水库的规模时，关键是确定其兴利库容。在过去的几十年中，我们修建了大量的水库，综合利用水库有防洪与灌溉结合、防洪与供水结合、灌溉与供水结合、发电与灌溉结合、发电与供水结合，另还有与航运结合等情况，在贵州较为少见。在确定综合利用水库兴利库容时，有一个保证率不同的问题存在，影响我们兴利调节计算及水库规模的确定。如根据规范，灌溉设计保证率可取80%，供水保证率至少为90%以上，发电设计保证率根据电网情况可取80%~95%，而防洪的防洪标准常根据保护对象的不同取5~100年一遇不等。常用的方法有：①一级调节计算，即按主要部门用水要求进行调节计算。适用于水库开发任务主次关系明确,次要任务用水比例较小的情况。②两级调节计算。适用于两部门任务并重，用水比例相当的情况。常用方法有三种：其一为时历法，其二为概率法, 其三为化算保证率法。 这里时历法和概率法都较为麻烦，需作水库调度图和两级调节蓄水保证率曲线。概率法较为简单，是作小型水库设计时常采用的方法。可是我们在设计工作中还遇到一种情况，就是两部门用水比例不相当，一种任务用水比例少保证率高，另一种任务用水比例大，保证率低。这时用上述各种方法都不太合适。本文通过红岩水库兴利库容的确定，按具体问题具体分析的思路，拓展兴利调节计算的方法，供类似工程借鉴。
二 、红岩水库概况
红岩水库位于贵州省黔南州贵定县县城东南部的七八河上，属定南乡鼓坪村。七八河属长江流域乌江水系，清水河一级支流独木河的二级支流。水库坝址以上流域面积为10.5km2，主河道长7.41km，河流源头高程1563.8m，坝址处为1064.26m，相对高差499.54m，流域形状系数为0.19，为闭合流域。水库的任务是供贵定县定南片区人畜饮水及灌溉用水，是一个以供水为主兼顾灌溉的综合利用水库。
七八河为雨源型河流，流域内无实测水文、气象、雨量站。经分析选用附近一致性、可靠性、代表性较好的贵定气象站和下湾水文站作为红岩水库水文分析计算的气象、水文参证站。用多种方法综合分析确定坝址以上流域多年平均径流深为583mm，Cv=0.31，Cs=2Cv。则坝址以上多年平均来水量为612.15万m3，P=80%来水量为449.51万m3，P=95%来水量为336.75万m3。同时用下湾水文站对应年份径流年内分配率来推求坝址长系列逐年逐月径流。
水库现状水平年为2008年，规划水平年为2020年。为保证下游河段生态环境不受破坏，按多年平均流量的10%下放生态环境水，年下放生态环境用水量为61.22万m3。扣除上下游耗水后，到规划水平年坝址以上多年平均可供水量为547.49万m3，P=80%来水量为384.85万m3，P=95%来水量为272.09万m3。经调查分析，坝址以上流域淹没变化较均匀，坝址及库区地质条件无关键限制约束条件，故按水资源利用程度经技术经济比较，确定水库按完全年调节设计。
三 、工程任务
红岩水库主要任务是向贵定县定南片区乡镇供水，经预测红岩水库年供水需水量为91.25万m3，日供水需水量2500m3，按均匀供水方式通过渠道输水至水厂供水。同时该片区有大片农田，兼顾其灌溉是红岩水库的另一任务。由于水库供水保证率和灌溉保证率不同，确定水库的灌溉任务是该工程设计的另一难点。分析如下：到规划水平年红岩水库P=95%可供水量为272.09万m3，扣除水量损失20万m3后，能满足红岩水库主要供水功能供水任务91.25万m3的要求。尚有160.84万m3，能满足2900亩田的灌溉用水要求。到规划水平年红岩水库P=80%可供水量为384.85万m3，扣除水量损失20万m3后，能满足红岩水库主要供水功能供水任务91.25万m3的要求。尚有273.60万m3，能满足4900亩田的灌溉用水要求。考虑灌溉保证率为P=80%，结合考虑水库功能定位是以供水为主兼顾灌溉，当遇特枯年份时，灌溉用水可被破坏，确定红岩水库灌溉面积为4900亩田，P=80%时，灌溉用水量为268.21万m3。
四 、兴利库容的分析确定
为确定水库兴利库容，需作兴利调节计算。由于水库是综合利用水库，设计保证率不同，为避免典型年法时各项来水、用水保证率不一样，确定的的库容保证率概念不清楚，采用长系列法进行调节计算。结合水库的供水任务，灌溉任务分别作仅考虑供水和同时考虑灌溉、供水的两种情况的调节计算。在同时考虑灌溉供水时，灌溉用水量超过P=80%用水量268.21万m3的年份，灌溉用水量按268.21万m3控制调整。两种调节计算的成果见表1和表2。
红岩水库兴利库容计算成果排频表
分析表1、表2，红岩水库仅考虑供水时，供水设计保证率為P=95%，需兴利库容V兴=40.09万m3。红岩水库同时考虑供水和灌溉时，设计保证率P=80%，需兴利库容V兴=167.30万m3；设计保证率P=95%，相应兴利库容为V兴=267.71万m3。
红岩水库年供水量为91.25万m3，灌溉用水量为268.21万m3。P=95%保证率可供水量为272.09万m3，P=80%保证率可供水量为384.85万m3。从水量看P=80%的可供水量能满足供水、灌溉要求，P=95%可供水量能满足供水要求，部分灌溉用水将会被破坏。考虑红岩水库的主要任务是以供水为主，兼顾灌溉。若兴利库容全按P=95%确定，即V兴=267.71万m3，则相当于将灌溉用水保证率提高到了P=95%，库容增加100.41万m3，上坝址坝高增加6.12m，下坝址增加7.63m，造成不必要的浪费。故兴利库容按P=80%确定，即V兴=167.30万m3。当遇特枯年份时，灌溉用水会被破坏。在保证供水的情况下，有库容127.21万m3来满足灌溉，水量尚有160.84万m3剩余，多年调节后，能保证3700亩农田的灌溉用水。
五 、结语
以上红岩水库兴利库容的确定，实际是综合利用水库两级调节计算的一个特例。在确定综合利用水库规模时，应注意三个方面，其一是水库承担的任务及主次关系；其二是各部门对水库的要求（包括供水设计保证率、供水量及其过程、上下游水位及供水地点等）；其三是协调各部门矛盾的可能方式。红岩水库在此基础上，分析地形、地质、淹没、水资源条件，在保证主要供水任务的前提下，通过技术经济比较确定次要任务的用水量。作调节计算后，又针对各级调节计算成果，结合各用水部门的用水特点、设计保证率，充分分析确定技术可行，经济合理的兴利库容。有别于常规按两部门用水同时计算，按高保证率确定兴利库容的方法。是对兴利调节计算方法的进一步探讨和拓展，可作为类似工程借鉴。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：综合利用、供水、灌溉、兴利库容、借鉴
一 、引言
修建水库的目的是兴利除害，而水库的功能有灌溉、防洪、发电、供水……等，这里灌溉、防洪、供水是兴利、防洪是除害。综合利用水库是指担负两种或两种以上工程任务的水库。在确定综合利用水库的规模时，关键是确定其兴利库容。在过去的几十年中，我们修建了大量的水库，综合利用水库有防洪与灌溉结合、防洪与供水结合、灌溉与供水结合、发电与灌溉结合、发电与供水结合，另还有与航运结合等情况，在贵州较为少见。在确定综合利用水库兴利库容时，有一个保证率不同的问题存在，影响我们兴利调节计算及水库规模的确定。如根据规范，灌溉设计保证率可取80%，供水保证率至少为90%以上，发电设计保证率根据电网情况可取80%~95%，而防洪的防洪标准常根据保护对象的不同取5~100年一遇不等。常用的方法有：①一级调节计算，即按主要部门用水要求进行调节计算。适用于水库开发任务主次关系明确,次要任务用水比例较小的情况。②两级调节计算。适用于两部门任务并重，用水比例相当的情况。常用方法有三种：其一为时历法，其二为概率法, 其三为化算保证率法。 这里时历法和概率法都较为麻烦，需作水库调度图和两级调节蓄水保证率曲线。概率法较为简单，是作小型水库设计时常采用的方法。可是我们在设计工作中还遇到一种情况，就是两部门用水比例不相当，一种任务用水比例少保证率高，另一种任务用水比例大，保证率低。这时用上述各种方法都不太合适。本文通过红岩水库兴利库容的确定，按具体问题具体分析的思路，拓展兴利调节计算的方法，供类似工程借鉴。
二 、红岩水库概况
红岩水库位于贵州省黔南州贵定县县城东南部的七八河上，属定南乡鼓坪村。七八河属长江流域乌江水系，清水河一级支流独木河的二级支流。水库坝址以上流域面积为10.5km2，主河道长7.41km，河流源头高程1563.8m，坝址处为1064.26m，相对高差499.54m，流域形状系数为0.19，为闭合流域。水库的任务是供贵定县定南片区人畜饮水及灌溉用水，是一个以供水为主兼顾灌溉的综合利用水库。
七八河为雨源型河流，流域内无实测水文、气象、雨量站。经分析选用附近一致性、可靠性、代表性较好的贵定气象站和下湾水文站作为红岩水库水文分析计算的气象、水文参证站。用多种方法综合分析确定坝址以上流域多年平均径流深为583mm，Cv=0.31，Cs=2Cv。则坝址以上多年平均来水量为612.15万m3，P=80%来水量为449.51万m3，P=95%来水量为336.75万m3。同时用下湾水文站对应年份径流年内分配率来推求坝址长系列逐年逐月径流。
水库现状水平年为2008年，规划水平年为2020年。为保证下游河段生态环境不受破坏，按多年平均流量的10%下放生态环境水，年下放生态环境用水量为61.22万m3。扣除上下游耗水后，到规划水平年坝址以上多年平均可供水量为547.49万m3，P=80%来水量为384.85万m3，P=95%来水量为272.09万m3。经调查分析，坝址以上流域淹没变化较均匀，坝址及库区地质条件无关键限制约束条件，故按水资源利用程度经技术经济比较，确定水库按完全年调节设计。
三 、工程任务
红岩水库主要任务是向贵定县定南片区乡镇供水，经预测红岩水库年供水需水量为91.25万m3，日供水需水量2500m3，按均匀供水方式通过渠道输水至水厂供水。同时该片区有大片农田，兼顾其灌溉是红岩水库的另一任务。由于水库供水保证率和灌溉保证率不同，确定水库的灌溉任务是该工程设计的另一难点。分析如下：到规划水平年红岩水库P=95%可供水量为272.09万m3，扣除水量损失20万m3后，能满足红岩水库主要供水功能供水任务91.25万m3的要求。尚有160.84万m3，能满足2900亩田的灌溉用水要求。到规划水平年红岩水库P=80%可供水量为384.85万m3，扣除水量损失20万m3后，能满足红岩水库主要供水功能供水任务91.25万m3的要求。尚有273.60万m3，能满足4900亩田的灌溉用水要求。考虑灌溉保证率为P=80%，结合考虑水库功能定位是以供水为主兼顾灌溉，当遇特枯年份时，灌溉用水可被破坏，确定红岩水库灌溉面积为4900亩田，P=80%时，灌溉用水量为268.21万m3。
四 、兴利库容的分析确定
为确定水库兴利库容，需作兴利调节计算。由于水库是综合利用水库，设计保证率不同，为避免典型年法时各项来水、用水保证率不一样，确定的的库容保证率概念不清楚，采用长系列法进行调节计算。结合水库的供水任务，灌溉任务分别作仅考虑供水和同时考虑灌溉、供水的两种情况的调节计算。在同时考虑灌溉供水时，灌溉用水量超过P=80%用水量268.21万m3的年份，灌溉用水量按268.21万m3控制调整。两种调节计算的成果见表1和表2。
红岩水库兴利库容计算成果排频表
分析表1、表2，红岩水库仅考虑供水时，供水设计保证率為P=95%，需兴利库容V兴=40.09万m3。红岩水库同时考虑供水和灌溉时，设计保证率P=80%，需兴利库容V兴=167.30万m3；设计保证率P=95%，相应兴利库容为V兴=267.71万m3。
红岩水库年供水量为91.25万m3，灌溉用水量为268.21万m3。P=95%保证率可供水量为272.09万m3，P=80%保证率可供水量为384.85万m3。从水量看P=80%的可供水量能满足供水、灌溉要求，P=95%可供水量能满足供水要求，部分灌溉用水将会被破坏。考虑红岩水库的主要任务是以供水为主，兼顾灌溉。若兴利库容全按P=95%确定，即V兴=267.71万m3，则相当于将灌溉用水保证率提高到了P=95%，库容增加100.41万m3，上坝址坝高增加6.12m，下坝址增加7.63m，造成不必要的浪费。故兴利库容按P=80%确定，即V兴=167.30万m3。当遇特枯年份时，灌溉用水会被破坏。在保证供水的情况下，有库容127.21万m3来满足灌溉，水量尚有160.84万m3剩余，多年调节后，能保证3700亩农田的灌溉用水。
五 、结语
以上红岩水库兴利库容的确定，实际是综合利用水库两级调节计算的一个特例。在确定综合利用水库规模时，应注意三个方面，其一是水库承担的任务及主次关系；其二是各部门对水库的要求（包括供水设计保证率、供水量及其过程、上下游水位及供水地点等）；其三是协调各部门矛盾的可能方式。红岩水库在此基础上，分析地形、地质、淹没、水资源条件，在保证主要供水任务的前提下，通过技术经济比较确定次要任务的用水量。作调节计算后，又针对各级调节计算成果，结合各用水部门的用水特点、设计保证率，充分分析确定技术可行，经济合理的兴利库容。有别于常规按两部门用水同时计算，按高保证率确定兴利库容的方法。是对兴利调节计算方法的进一步探讨和拓展，可作为类似工程借鉴。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。