长潭水库旱限水位确定方案探讨

黄志强,冯伟荣,杜锦程

(台州市黄岩区长潭水库管理局,浙江 台州 318024)

1 水库概况

长潭水库位于台州市黄岩区西部永宁江上游境内,距离黄岩城西22 km处,坝址在黄岩区北洋镇长潭村 (东经121°,北纬28°40″)。是一座以防洪、灌溉、供水为主,结合发电、淡水养殖等综合利用的多年调节的大 (2)型水库,也是温黄平原灌区的水利大型骨干工程,水库流域集雨面积441.3 km2,总库容7.32亿m3,兴利库容4.38亿m3。水库灌区的设计有效灌溉面积6.951万hm2(104.27万亩),目前实际有效灌溉面积6.436万hm2(96.54万亩),灌区涉及3区2市(黄岩区、路桥区、椒江区、温岭市、临海市沿江乡镇);并担负着250多万城镇居民生活用水、工业用水的供水任务。近年来,随着下游河道生态环境严重恶化,水库还担负了部分河道生态环境用水任务。

水库正常水位36.05 m(1985国家高程基准,下同),相应库容4.57亿m3,人口迁移线38.05 m,土地征用线36.55m,设计运行控制最低水位16.05 m,相应库容0.189亿m3。水库自1995年向城镇供水以来,最低水位为21.20 m(出现在2004年3月上旬,当时水库正处于除险加固期间);水库自除险加固竣工 (2005年3月)以来,最低水位为27.57m(出现在2007年 2月中旬)。城镇供水隧洞底高程16.30m,灌溉(发电)隧洞底高程11.05m。

2 水库旱限水位的确定

长潭水库为多年调节的大型水库,考虑到城镇供水的重要性和灌溉面积涉及的广泛性,根据《长潭水库志》,在修建水库前西江和金清灌区抗旱天数平均为46 d,水库修建后灌区抗旱天数提高到平均为70 d以上,灌溉保证率85%。2005年长潭水库除险加固工程竣工后,水库灌溉保证率提高到90%,抗旱天数提高到90 d。因此,确定3个月为干旱预警期[1].。

2.1 用水需求

长潭水库主要承担农业灌溉、城市供水、河道生态环境用水等供水任务。依据水库供水设计标准、用水需求及抗旱工作要求,确定3个月为干旱预警期。按台州市防办提供的调查数据长潭灌溉年需水量约2.18亿m3;目前城市供水日取水量约60万m3,年供水量约2.2亿m3;河道生态环境用水在过去的3 a里由于水量充足,平均在1亿m3左右,作为抗旱考虑应适当减少,并且可以结合农业灌溉进行,因此考虑6 000万m3;水库下游附近村庄生产生活年用水量 (自流灌溉)2 000万m3左右;由于长潭水库库面比较大,年蒸发量一般在2 100万m3左右。

2.2 指标确定依据

(1)农业灌溉。水库设计灌溉面积6.951万hm2(104.27万亩),目前实际有效灌溉面积6.436万hm2(96.54万亩),设计死库容1 890万m3,灌溉设计保证率为90%,目前随着农业节水灌溉的推广以及产业结构调整,灌区灌溉用水呈下降趋势,每年在2.2亿m3左右。依据作物种类及生长季节,以及结合生态环境用水计算各月灌溉用水量(见表1)。

(2)城市供水。城市供水包括居民生活及工业生产用水,分为供水一期工程和供水二期工程,供水一期设计供水量28万m3/d,供水二期设计供水量49万m3/d,合计设计供水量77万m3/d。目前用水过程参照长潭水库2011年的实际供水过程用水量见表1。

(3)生态环境用水。在长潭水库的3大功能中,没有生态环境用水这项功能,但近年来,随着台州市区水环境日益恶化,自2007年开始,水库额外承担了台州市核心城区生态环境调水的功能,并且通过专门的生态环境调水协调小组将此项工作基本常态化,近几年专门用于生态环境调水维持在6 000万m3左右。根据实际情况,一般将环境用水和农业灌溉结合起来进行,这样可以节约用水,在每年4—10月考虑灌溉为主结合生态用水,在11月至次年4月考虑环境用水为主结合灌溉用水。具体用水过程见表1。

(4)自流灌溉。自流灌溉为水库下游附近几个村庄生活、生产用水,采用近3 a实际平均用水过程,具体用水过程见表1。

(5)蒸发量。蒸发量采用多年平均观察数据,具体过程见表1。

(6)水库来水。水库来水量偏枯年份按照90%的保证率选取(按照水库最低的设计标准灌溉保证率90%)。根据长潭水库多年的实际来水过程排频计算,计算得出 Cv=0.288、Cs=0.3146、Cs/Cv=1.10,经查对与经验频率曲线比较相近,符合规定要求[2].,参数 W平均=5.667亿m3,查验皮Ⅲ 型分布表得 φ(p=90%)=-1.245,计算可得设计保证率为90%的水库入库径流量W(P=90%)=W平均×(Cv×φp+1)=3.635亿m3。偏枯典型年按水利年度计算,即从4月开始至次年3月底,分别选取典型水利年1971—1972年(W=3.645亿m3)、1964—1965年(W=3.444亿m3)、1979—1980年(W=3.432亿m3),以上3个典型年的平均径流折算系数分别为0.9972、1.055 3、1.0592。根据3个典型年的折算系数乘以各月径流流量,得到年内径流分配过程(见表2～4)。

表1 长潭水库用水过程表 万m3

表2 90%来水典型水利年 (1971—1972年)水量平衡计算表 万m3

表3 90%来水典型水利年 (1964—1965年)水量平衡计算表 万m3

表4 90%来水典型水利年 (1979—1980年)水量平衡计算表 万m3

(7)水库应供水量。各月水库应供水量为月用水总量与来水量之差。当来水量大于月用水总量时,表示水库未来来水量满足用水需求,水库应供水量为零;当来水量小于月用水总量时,表示水库未来来水满足不了用水需求,水库应供水量为二者之差。各月数据见表2～4,其中计算得最大3个月(考虑抗旱期为3个月,逐月滑动累计)应供水量为1970年10月、11月、12月这3个月的累计值1.095 3亿m3。

2.3 指标确定

(1)根据长潭水库除险加固初步设计报告[3].,设计死水位为16.05m,依据国家防汛抗旱总指挥部办公室《旱限水位(流量)确定办法》,最大应供水量加上死库容(1 890万m3)为1.284 3亿m3,相应库水位为24.27m,该水位高于水库城镇供水取水口底高程16.30m。

(2)其他应考虑的因素。一方面,根据长潭水库水电厂发电机组设计运行最低水头16 m,即发电机组运行最低水位为21.05m(下游渠底高程5m),若低于这一水位,发电机组振动剧烈,不能发电灌溉,只能通过5号支洞放水灌溉,流量受到很大限制,灌溉将受到严重影响。另一方面,长潭水库是台州市区惟一的重要水源,目前受益人口超过250万,供水量已达到60万m3/d,事实上城镇供水已超越农业灌溉,成为水库继防洪之后的一大主要功能。根据城镇供水管线设计,水库供水水压不能过低,即使是一期供水工程当时也是按照21.05m库水位要求进行设计[4].。综合城镇供水水压和水电厂发电灌溉机组水头要求,长潭水库的实际运行下限水位一直为21.05m。

因而考虑在21.05m的基础上加上3个月最大供应水量(1.095 3亿m3)为1.815 3亿m3,对应库水位为26.78m。综合考虑,长潭水库旱限水位取26.78m。

3 结 语

有城镇供水和灌溉任务的大型水库一般都为多年调节与综合利用的水库,确立旱限水位时应本着以人为本的思想,首先以满足居民基本用水需求为第一准则;其次不仅要考虑干旱预警期内的情况,还需适当为预警期以后的抗旱问题留有余地。

[1].中华人民共和国水利部水文局.水库旱限水位 (流量)确定办法 [R]..北京:国家防汛抗旱总指挥部,2011.

[2].刘光文.水文分析与计算 [M]..南京:河海大学出版社,1997.

[3].袁文喜.长潭水库除险加固工程初步设计报告 [R]..杭州:浙江省水利水电勘测设计院,2002.

[4].黄志强.长潭水库控制运用计划[R]..台州:长潭水库管理局,2011.