多年调节大型水库在连续干旱中的运用与评价

陈祖梅 胡小梅 陈崇德

（湖北省漳河工程管理局，湖北 荆门 448156）

1 概 述

漳河水库位于湖北省江汉平原西北部，总库容21.13亿 m3，其中兴利库容9.24亿 m3，调洪库容4.21亿 m3，设计灌溉面积17.37万hm2，水库多年平均来水量8.16亿m3.是一座以灌溉为主，兼有防洪、城镇供水、发电、水产、航运、旅游、改善环境等综合效益的大型水利工程.2011～2014年，漳河水库流域与灌区出现了历史上有记录资料以来罕见的连续4年严重干旱，4年中，水库年均来水量减少了40.3%、水库灌区降雨量减少了16.5%、水库灌溉供水量增加了36.4%（见表1），来水量与降雨量大幅度减少，使得灌区内中小型水利设施蓄水量严重不足，部分水库及塘堰几近干涸，有的地方不但稻田无水泡田、插秧，甚至人畜饮水也出现了困难.尤其是入伏后，持续晴热高温天气，不断加剧了旱情的迅速蔓延和干旱的严重程度.

2 2011～2014年漳河水库调度运用情况

2.1 水库调度运用

1）编制调度方案.结合中长期天气预报、灌区内中小型水利设施的蓄水情况、国民经济各部门的用水要求、以及水库供水的主次关系等，编制水库兴利调度方案；同时依据预测可能出现的情况，编制应急预案.水库调度兴利方案和应急预案经过专家审查，并报湖北省防汛抗旱指挥部批复.

表1 2011～2014年漳河水库来水量、灌区降雨量与水库供水量统计

2）合同供水.签订供、用水合同，约定双方的权利与义务，确保供水有序进行［1］.

3）明确供水主次.有限的水量首先满足农业灌溉、城市供水与生态环境用水要求后，利用多余的水量发电.

4）预报调度.利用计算机和网络技术，研制兴利调度预报模型，对灌区每条干渠逐日需水进行预报及动态管理，优化了水资源配置，实行严格的水资源管理［2］.

2.2 水库供水管理

1）巡视检查调研.除必要的值守人员外，管理局、处、段三级调度人员90%以上在渠道上巡视、检查，适时掌握供水、用水动态信息，为合理配水、调度决策提供依据［3］.

2）灌溉服务.在田间地头为村民开水票放水；根据作物长势与灌溉条件，建议农户采用节水灌溉技术；协助农户做好末级渠道的管理；配合用水户协会做好区域内水资源的调配等.

3）工程运行情况.对渠道、渠系建筑物等重点部位进行不间断监测，发现险情后及时组织并参与抢险；输水渠道损毁严重的，积极协调并做好渠道疏通工作，或临时架设管道放水.4年中，年均处理各类隐患、险情260处，处理违章12起，确保了农田灌溉工作的正常进行.

4）供水量公开.主动邀请用水户实地观看流量实测；对提出疑问的用水户，细心解答，消除疑虑；及时向用水户公布近期用水情况，接受用水户监督［4］.

5）严格计量.下级渠道的进口流量采用实测的方式，引进微型声学多普勒流速剖面仪等测流仪器，强化用水流量实测工作，同时做好供水信息的收集、统计与分析，提高量水精度和效率［5］.

6）灌溉方式.采取轮灌方式错开用水高峰，提高灌溉单方水的利用效率［6］.

7）开源与节流.在做好优化调度与动态管理的同时，协助各农民用水户协会或村、组做好蓄水保水及小型蓄水设施的修复、配套等.据统计，4年中，管理单位出资2 300万元，帮助用水户渠道衬砌12.5km，渠道清淤550km，维修、配套各类小型设施612处，维修塘堰1 214处，可增加蓄水量422万m3.

2.3 水库供水效果

1）农业灌溉供水.渠首流量达到了93.1m3／s，总干渠节制闸水位超历史最高水位0.05m，灌溉供水时间跨越了整个水稻生长期，为1980年实行“按田配水、计量收费”政策以来之罕见.从表1可以看出，4年中，漳河水库年均灌溉供水增加36.4%，但与需水要求相比，满足率为93.4%.主要是少数灌溉死角与渠道损坏严重的地方，供水不及时.

2）工业、生活供水.4年中，城市工业与生活年均供水0.73亿m3，与多年平均比较，增加了7.4%.城市工业、生活供水用专用管道，且不受目前低水位影响，供水满足率100%.

3）发电供水.在水库水位持续偏低的情况下，为确保城镇生活、农业灌溉及水库下游生态用水，适时调整电站发电方式［3］.4年中，水库年均发电供水量1.945亿m3，与多年平均相比较，年均减少发电供水量1.715亿m3，年均减少自身直接经济收入1 175万元，4年共减少了自身直接经济收入4 700万元.其供水满足率为53.1%.

4）生态环境供水.4年中，漳河水库多次向水库下游沮漳河，灌区新埠河、竹皮河沿线提供生态环境用水.年均生态环境供水0.17亿m3，与多年平均比较，增加了60.2%.生态环境供水满足率82.3%.不能满足的主要原因是利用灌溉渠道向天然河流输水，渠道输水能力较小，还要兼顾其他用水，因而受渠道输水能力的限制.

5）其他供水.4年中，其他用水年均0.31亿m3，增加了45.6%.解决了灌区30多万人口的饮水困难.供水满足率95.2%.

6）社会经济效益.一是满足了区域内各社会经济部门用水需求，促进了区域内社会经济的稳定与持续发展［4］，区域内GDP年均以10%的速度递增；二是农业生产连年丰收，4年中，实际灌溉面积9.33万hm2，粮食单产9 600kg／hm2，水分生产率1.80kg／m3；三是水利工程建设的巨大社会经济效益进一步得到体现.

3 水库调度运用综合评价

3.1 评价方法

依据漳河水库2011年～2014年实际调度运用情况、供水管理现状及实际供水效果等，建立漳河水库调度运用综合评价指标体系和评价阈值，拟定评价内容、指标、参数等敏感指标，采用层次分析方法进行评价.

3.2 建立层次结构

建立目标层、准则层和指标层等3个层次［7］.目标层A为水库调度运用综合评价；准则层B1为水库调度运用、B2为水库供水管理、B3为水库供水效益；指标层Cij（i，j＝1，2，…，n）根据实际情况确定，如图1所示.

图1 水库调度运用体系指标层次

3.3 指标系数

指标系数依据水库调度运用过程中的实际情况，采用等间距分级法确定，见表2.

表2 评价指标与分值

3.4 权重分析

1）建立矩阵.对列举的每个评价因素进行比较分析，以得到一个评价矩阵A

2）求各行元素的几何平均值：

3）计算权重系数：

4）求判断矩阵中的最大特征根

5）权重一致性检验

式中，aij为判断矩阵中系数（i，j＝1，2，…，n），CR为判断矩阵的随机一致性比率；n为判断矩阵的阶数；CI为判断矩阵的一般一致性指标；RI为判断矩阵的平均随机一致性指标；RI系数查1～9阶矩阵表.

根据公式（1）～（6）计算目标层和准则层的组合权重，A－B矩阵见表3.

表3 判断矩阵A－B

λmax＝3，CI＝0.001 2，CR＝0＜0.1，通过一致性检验.对B1－C1i、B2－C2i、B3－C3i重复上述步骤计算，结果见表4.

表4 综合评价指标的相应权重

权重一致性检验结果为：CRB1－C1i＝0.002，CRB2－C2i＝0.001，CRB3－C3i＝0.001，总CRBi－Cji＝0.001，各CR值均小于0.1，判断矩阵成功.

3.5 评价

1）综合评价模型

水库调度运用综合评价模型计算公式为［8］：

式中，G为水库调度运用综合评价指数；Wi为各项指标权重（见表4）；Ki为各指标相应的评定分值（见表2）.

按式（7）计算：水库调度运用综合评价指数G＝0.93，下一层次的评价指数分别为：水库调度运用G1＝0.94、水库供水管理G2＝0.91、水库供水效果G3＝0.93.

2）评价指标

将评价指标分为4级，不同级别的阈值见表5.

表5 水库调度运用与管理体系评价阈值

3）评价与分析

水库调度运用综合评价指数G＝0.93，评价为好，有待完善.准则层中的水库调度运用G1＝0.94，水库供水管理G2＝0.91，水库供水效果G3＝0.93，评价均处于好，有待完善的状况，与实际情况基本吻合.

4 结 语

漳河水库在遭遇连续4年严重干旱的情况下，在各级政府关心、支持下，水库管理人员科学编制调度预案，精心调度，强化各项管理措施，保证了社会经济各部门的用水要求，为供水区域内经济社会持续、稳定、发展，做出了巨大的贡献［1］，充分发挥了大型水库的骨干调节作用，体现了水利工程抗御灾害和综合兴利的巨大社会经济效益.但从调度运用的情况来看，仍存在用水浪费、工程设施配套不完善以及时有供水不及时等问题，应引起有关部门的重视.

［1］ 陈崇德，王玉才，胡 平，等.漳河水库灌区水资源利用演变分析［J］.资源环境与工程，2009，23（2）：144－147.

［2］ 陈崇德，左 兵.漳河水库灌区农业水资源利用综合评价分析［J］.水利与建筑工程学报，2009，7（3）：36－38.

［3］ 贾 磊.提高农民参与农业技术推广积极性分析［J］.农业与技术，2013，33（2）：1－2.

［4］ 陈崇德，黄永金.漳河水库灌区水稻生产与水资源利用效率分析［J］.水工程与水资源学报，2009，20（3）：79－82.

［5］ 韩振中.大型灌区现代化建设标准与发展对策［J］.中国农村水利水电，2013（7）：69－71.

［6］ 周 晔，吴凤平，陈艳萍.抗旱应急预留水量需求估测研究［J］.中国农村水利水电，2012（6）：51－54.

［7］ 肖 玲.基于＋FAHP＋的水电工程施工安全评价研究［D］.宜昌：三峡大学，2011：7－10.

［8］ 张笑天，陈崇德.漳河水库灌区水资源脆弱性评价研究［J］.华北水利水电学院学报，2010，31（2）：12－14.