径流调节在水库规模论证比较中的应用

李贵辉，刘 鑫，徐 晶

(1.望奎县水务局，黑龙江 望奎 152100;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080;3.黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

1 水库调节类型

黑龙江省目前在册管理的大中小型水库近700座，分布在全省的绝大多数河流上，在城镇供水、农业灌溉、发电、水产养殖等方面发挥重要作用。根据省委省政府关于加快水利建设大力发展现代水利的决定，黑龙江省水源工程建设从长期缺乏建设控制性水源工程向大中小工程并重、蓄水引水工程并举，切实增强水资源配置能力转变，到2010年，地表水调控能力由11%提高到15%;到2020年，地表水调控能力提高到25%;初步建立起适应经济社会发展需要的水资源供给体系;在近期实施十大重点工程中两项主要任务与水库等调蓄工程有关，即实施一批大中型水利枢纽工程和控制性水源工程建设和实施病险水库除险加固工程建设。

建设水库主要任务就是解决用水与天然来水之间的供需矛盾，通过控制和重新分配河川径流，人为地增加或减少某一时期的径流量，来适应用水部门需要，这就是水库的兴利调节。

根据水库在设计和运用中的特点，调节类型可以分很多种:①按调节对象和重点分—洪水调节和枯水调节;②按服务对象分—灌溉、城镇供水、发电、防洪除涝以及综合利用等;③按调节周期—无调节、日调节、季调节、年调节、多年调节等;④其他形式调节—补偿调节、反调节、库群调节等。

2 径流调节计算

水库蓄水量的变化过程计算称为径流调节计算。径流调节计算方法是把整个调节周期划分为若干个较小的时段(月、旬、周、天、时等)，按时段进行水量平衡计算，水量平衡公式为:

式中:ΔT为计算时段;ΔV为ΔT时段内水库蓄水量变化，蓄为正，供为负;Q入为ΔT时段内平均入流;Q出为ΔT时段内自水库取用或消耗平均流量，包括各兴利部门的用水流量Σ Q用、蒸发损失流量Q蒸及渗漏损失流量Q渗，以及水库产生的无益弃水流量Q弃等。

上式详细形式为:

径流调节计算的任务是:在分析地区径流特性基础上，计算库容、保证供水量和设计保证率之间关系，为选择规划实施方案提供依据。

3 径流调节与水库规模论证关系

我们在实际工作中会遇到不同设计任务，或在供水量一定情况下，确定水库设计库容，或在水库库容一定情况下，确定水库供水量，但在规划设计中更常遇到的是，水库设计库容与水库供水量都没有确定，若水库修建的大一些，则水库供水量大，对于灌溉水库来说，可以灌溉面积大一些，但水库工程投资、淹没损失相应都要增加，需要通过方案进行效益和投资费用比较，选择经济技术合理方案。

4 实例

白云水库位于黑龙江省嫩江县，嫩江上游左岸二级支流大坡路古河上，集水面积54 km2，是一座以灌溉为主，兼顾养鱼等综合利用的水库工程。

水库设计采用基础资料:坝址多年平均径流量648万m3，年径流Cv值0.56，75%的来水量为380万m3;库区年蒸发深度为191 mm，渗漏损失采用1 mm/d，总损失深度556 mm/a;主要为大豆、小麦灌溉，种植比例为7∶3，综合毛灌溉定额2 527.5 m3/hm2。水库按满足淤沙、养鱼等要求，初定为294.5 m，死库容为81.3万m3。

本工程的特点是水资源量有限，灌溉土地资源充足，水库供水量与设计库容都不确定。即假如按调节周期分本水库调节类型可能为不完全年调节、完全年调节或者多年调节。为使有限水资源量得到充分利用，同时使投资得到最大效益回报，须通过方案比选，以确定设计规模。

水库径流调节计算按统计法采用典型年计算。为在满足精度前提下简化计算，本次共选择7个方案进行比较。7个方案中调节类型为不完全年调节的3个，多年调节3个，完全年调节1个，成果见表1。

表1 水库径流调节成果表

对各方案进行分析，选择调节系数和灌溉面积、水位与投资、效益分别进行建立关系，见图1、图2。

图1 调节系数与灌溉面积关系

图2 水位与投资、效益关系图

由图1可见，随着调节系数增大，水库灌溉面积增多，在水位300 m附近出现拐点，说明在此处调节系数增加不多，但灌溉面积却增加较多，水资源利用效率较高;由图2可见，随着水位升高，投资、效益均呈增大趋势，投资曲线分段趋势比较明显，在295～297 m段曲线上升比较快，说明在此段内随着水位上升投资增加相对比较少，即与其上段曲线相比增加1 m水位投资增加比较少;在水位297 m以后水位与投资变化基本呈直线，说明在此段内每上升1 m水位增加投资基本相当;效益曲线从斜率看呈一个趋势，即逐渐增大，说明随着水位升高效益增加逐渐减缓，这与灌溉面积曲线变化趋势是一致的;效益与投资曲线合计起来看，在同一水位下，效益与投资相比，经历从小到大又逐渐趋近于相等的一个趋势，说明在低水位时效益小于投资，随着水位升高效益增速大于投资增速，效益逐渐大于投资，两者之间差经历从小变大，又从大变小，并逐渐趋近于相等。项目建设的前提是效益大于投资，也就是说从发展国民经济角度出发，建设一个项目必须要求产出大于投入，也就是平常所说的要赚钱，从这个角度出发，水位应在297～301 m选择，从追求最大利润出发即效益与投资之间差最大，水位应选择299 m附近，即达到优化选择水位的目的。

5 结语

本文通过径流调节计算，选择多个方案论证水库最优规模，具有直观、简便的优点，而且结果接近于理论最优点，在小型水库设计中具有一定应用价值。

但大中型水库水位选择是一个较复杂的系统，涉及淹没对象及制约条件、移民安置难度及工程建设地质条件等，应该综合加以考虑。

[1] 梁忠民，钟平安，华家鹏.水文水利计算[M].南京:河海大学出版社，2006.

[2] 吴明官，杨冬玲.水文水资源论文汇编[G].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2006.

[3] 冯尚友.水资源持续利用与管理导论[M].北京:科学出版社，2000.