城背后水库供水调度分析

周艳飞

（贵州拓土资源开发有限公司，贵州 贵阳 550000）

城背后水库供水调度分析

周艳飞

（贵州拓土资源开发有限公司，贵州 贵阳 550000）

为探明城背后水库供水调度有效性，实现充分发挥供水调度重要作用的目标。在无水库供水情况下对可靠度及缺水进行分析的方法，验证水库供水调度方案的有效性。结果表明，水库调节在降低缺水率方面有重要作用，而且该地区水资源存在良好开发潜力，最终得出为满足地区生产生活供水需求，应采取必要的水库调节策略，IV号水平年以后需要新建水源来满足未来的用水需求以及当地资源开发潜力巨大。

城背后水库；供水可靠度；缺水指数；供水调度

城背后水库是一座以农田灌溉为主兼有防洪功能的小（二）型水利工程。水库设计资料特征指标为：水库总库容28.92万m3（除险加固后计算），其中兴利库容19.69万m3，死库容1.75万m3。设计灌溉面积665亩，有效灌溉面积665亩。为了对该水库供水调度方案的有效性进行验证，根据城背后水库实际情况，采用供水可靠度与缺水指数两项指标，对供水调度方案进行综合分析。

1 用水量分析

城背后水库原设计正常蓄水位1654.3 m，正常蓄水位以下库容20.3万 m3，死水位1647.7 m，死库容1.75万 m3，兴利库容18.55万m3，设计灌溉面积665亩，实际灌溉面积350亩。

城背后水库坝址以上流域无人饮、农田灌溉用水需求,故坝址以上流域耗水量可视为零。

根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99），考虑到社会经济发展和本地区水资源条件，灌溉保证率取80%。参考《节水灌溉技术规范》（SL207—98），灌溉水利用系数根据贵州水资源综合规划水资源现状调查取用0.45。

根据《贵州省行业用水定额》（BD52/T725-2011），普安县属农业灌溉Ⅳ区，结合当地的干旱情况、降水情况，项目区灌溉对象主要是以水稻为主，水稻复种油菜，复种指数1.8。水稻灌溉模式为“浅～深～浅”常规灌溉模式，P=80%净灌溉定额为340 m3/亩；油菜灌溉模式为沟灌，P=80%净灌溉定额为95 m3/亩。

2 无水库供水

2.1 可靠度分析

可靠度可用以下公式表述：

式（1）中，Pr[Q≥q]表示需水量在实际供水量下的超越几率[1]。根据流量指标的超越几率，计算五个水平年。由无水库供水可靠度的分析结果可知，随着需水量的不断增大，供水可靠度不断减小。各个水平年在12月～3月的可靠度低于15%，可靠度超过50%的月份为4月、5月、7月、9月和10月，其它月份可靠度均相对较低。由此可以看出，在无水库的条件下，实际用水主要会受到径流的影响，在这种情况中城市供水将很难得到保障。对此，需借助水库对径流丰枯变化实施调节，确保可靠度在每个月份都可以达到较高保证值，从而满足用水需求。可靠度分析适用于对资源的调配方案实施检验，在实际情况中，只有每个月的供水都可以满足相应要求，才能认定为是一个合理的调配方案[2]。

2.2 缺水分析缺水分析选用的评定标准为缺水指数，其可被定义为：

式中，SI年为无因次单位；Ny为总年数。

当缺水指数为1时，表示的是在10%缺水率情况下的出水量。根据式（2）算出各个水平年对应的缺水指数，计算结果如表1所示。

表1 无水库供水条件下的缺水指数计算结果

采用历史径流数据对未来的缺水状况进行考察，在无水库供水的条件下，所有水平年的实际缺水指数均在1.0以上，且上升幅度十分显著，说明当前已无法满足需水要求。

3 水库供水调度

为方便调度和实际操作，采用联合仿真调度方式，同时根据历史数据加以验证，以算出不同调配方案对应的缺水指数[3]。

3.1 调度原则

（1）优先使用河川进行引水，再使用水库进行蓄水，尽量多蓄水，减少弃水。

（2）采取联合调度策略。

3.2 结果分析

来水过程，主要利用月径流的实测过程，并充分结合水库实际运行特征，而模拟调度须按照水文年度实行。需水依旧采用水平年，针对水库调度方案的可靠度与缺水指数分析结果为：实际供水可靠度有明显提升，虽然某月份的可靠度为0.46，但其对应V号水平年，其余水平年的实际可靠度均可超过0.9。IV号水平年仅有3月可靠度低于0.8，为0.74，但年均可靠度可达0.87；V号水平年的年均可靠度可以达到0.76，仍高于无水库供水条件下的平均水平。水库供水条件下的缺水指数计算结果如表2所示。

表2 水库供水条件下的缺水指数计算结果

由表2可以看出，缺水指数与需水量成正比关系，当年缺水指数为1.01时，即IV号水平年，其产生缺水现象，说明该调配方案实际供水量可保持到IV号水平年。

在计算缺水指标的过程中，为明确不同方案对应的最佳需水规模，可取缺水指数为1.0进行反推计算。计算结果已在表2中给出，如果年缺水指数取1.0，则相应的月缺水指数为3.72，说明想要满足IV号水平年及其以后用水要求，需开设额外供水工程[4]。

通过对无水库供水条件下缺水指数计算结果与水库供水条件下缺水指数计算结果的对比可知，当无水库供水时，各个水平面的年均缺水率保持在17.18%～31.43%范围内；而在联合调度方案下，各个水平年的年均缺水率降低至0.18%～11.04%，可以看出水库调节在降低缺水率方面所起到的重要作用。除此之外，再从水库供水条件下缺水指数计算结果的弃水量指标角度看，联合调度模式下的V号水平年年均弃水量已突破20000万m3，说明该地区的现状水资源仍具备一定开发潜力[5]。

4 结论

（1）通过城背后水库现状分析可知，其在自然情况下的径流分布不均，来水主要集中在7～10月份，其来水量占总量近七成。统计表明，在无水库供水条件下，不仅供水可靠度小于0.1，而且缺水指数也远在1.0以上。由此可见，为满足基本供水需求，必须采取水库调节策略。

（2）采用仿真调度模式对当地的供水系统实施仿真调度，实行联合调度形式。根据水库供水条件下的缺水指数计算结果可知，IV号水平年产生缺水现象（缺水指数为1.01＞1.0），说明该调配方案实际供水量可保持到IV号水平年，同样也预示着IV号水平年以后需要新建水源来满足未来的用水需求。另外，联合调度模式下的V号水平年年均弃水量已突破20000万m3，说明该地区具有良好资源开发潜力。

[1]曾祥，胡铁松，郭旭宁，方洪斌.并联供水水库解析调度规则研究II:多阶段模型与应用[J].水利学报,2016,10(11):12-13.

[2]尹正杰，王小林，胡铁松，吴运卿.基于数据挖掘的水库供水调度规则提取[J].系统工程理论与实践,2016,11(08):129-135.

[3]王海潮，来海亮，尚静石，陈建刚，张书函.基于MIKEBASIN的水库供水调度模型构建[J].水利水电技术,2014,12(02):94-98.

[4]黄强，黄文政，薛小杰，王义民.西安地区水库供水调度研究[J].水科学进展，2015，11(06):881-886.

[5]王小林，成金华，尹正杰，胡铁松.人工免疫识别系统提取水库供水调度规则的性能分析[J].系统工程理论与实践,2014,12(10):129-137.

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1673-9000（2017）05-0181-02

2017-07-26

周艳飞（1989-），男，贵州习水人，助理工程师，主要从事水文设计工作。