彩山水库应急供水调度运行方案初探

刘庆华 ，于 蓉 ，苏春凤

（1.泰安市大河水库管理处，山东 泰安 271000；2.泰安市水利和渔业局，山东 泰安 271000；3.泰安市河道管理局，山东 泰安 271000）

泰安市用水的80%由黄前水库水源地供给。黄前水库一旦出现问题，易将造成供水紧张。为提高在遭遇特枯年、连续干旱年及突发污染事件等供水风险时的供水保障能力，泰安市政府确定将岱岳区彩山水库作为应急地表水水源地，彩山水库应急取水量为2.5万m3/d。

1 工程概况

彩山水库位于泰安市岱岳区化马湾乡，牟汶河支流陶河上游，水库始建于1959年，1978年扩建成中型水库，控制流域面积37.5km2，干流河道长度10km，平均比降0.032，上游流域形状呈扇形，植被良好。流域内多为砂石山区，河床一般覆盖沙层。水库工程等别为Ⅲ等，设计洪水标准为100年一遇（P=1%），校核洪水标准为1000年一遇（P=0.1%），水库设计总库容1686万 m3，兴利水位179.40m，兴利库容1055.8万m3，死水位169.25m，死库容129万m3，灌区设计灌溉面积2346.67hm2，实际灌溉面积 333.33hm2，水库规模为中型。水库兴利调算需要确定水库的正常蓄水位、汛中限制水位和允许最低水位及相应的库容。水库库容关系曲线见图1。

2 应急供水调度设计

2.1 水库现状来水量

图1 彩山水库库容关系曲线

彩山水库无实测径流量资料，采用水文比拟法来计算水库天然来水量。黄前水库与彩山水库所在流域同处泰山山脉东麓，流域的自然地理特征和气候条件相似，因此选择黄前水库作为参证站。黄前水库有45年水文观测资料，用水库实测水文资料进行径流还原计算，然后采用水文比拟法计算出彩山水库的天然径流量。彩山水库流域内有小（2）型水库1座，控制流域面积2km2，总兴利库容12万m3。现状来水量是用天然径流量扣除上游现有小型水库拦蓄利用水量求得。彩山水库多年平均现状来水量651万m3。

2.2 水库各用水部门用水量

彩山水库现状用水部门主要为农业灌溉用水和生态用水。

农业灌溉面积按333.33hm2计算，灌溉水利系数为0.65，灌溉用水保证率采用50%。灌溉制度借用大冶水库灌区的灌溉制度，根据雨量站的历年逐日降水量和各种作物需水规律，按水量平衡原理逐日分析计算，然后按灌区作物组成、复种指数求得灌区历年逐月单位面积净综合灌溉定额。按此灌溉定额和相应时期灌溉面积、灌溉水利用系数，可计算出各时期的灌溉用水量。

生态用水量采用国内常用的Tennant法进行分析，根据多年平均流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计算维持河道一定功能的生态环境需水量，确定本次生态需水量以来水量的10%计算。

2.3 应急供水方案调算原则

应急供水保证率按95%计算，没有重要企业用水；农业灌溉用水为实际灌溉面积333.33hm2，保证率为50%；遇到其他水源地发生紧急事件或连续干旱年份时，停止其他用水户供水，全力保证城市居民生活用水；利用长系列变动用水时历法，调算彩山水库不同保证率情况下的最大可供水量，同时确定不同降水频率情况下按输水工程设计规模取水时水库最长供应时间。

2.4 调算方法

根据彩山水库现状来水量和用水量系列，采用水量平衡原理，逐年逐月进行连续调算。由于水库现状来水量中包含水面蒸发、渗漏损失水量，采用“计入水量损失的时历列表法”进行多年兴利调节计算，用水保证率采用公式P=m/（n+1）计算。

2.5 应急可供水量调算结果

在农业灌溉面积333.33hm2、输水工程2.5万m3/d的情况下，彩山水库的年最大可供水量、应急供水时间结果如下：

95%保证率时，彩山水库的年最大可供水量为313.3万m3，应急供水125d。90%保证率时，彩山水库的年最大可供水量为427.3万m3，应急供水170d。75%保证率时，彩山水库的年最大可供水量为445.3万m3，应急供水178d。50%保证率时，彩山水库的年最大可供水量为496.4万m3，应急供水198d，详见表1。

水库在向多个用水部门供水时，应首先满足保证率较高的用水部门的用水，兼顾其它部门的用水。由于工业用水保证率较高，农业灌溉用水保证率较低；为保证水库安全，满足用户用水需要，充分发挥水库兴利效益，制定水库调度运用方案，以保证工业用水的需要。

表1 彩山水库(现状来水量)调算成果表

按照彩山水库保证农业灌溉面积333.33hm2，调算的年保证率95%时水库的最大可供水量对农业用水的控制水位，结合水库的各特征水位，制定水库的调度运用方案，绘制出水库应急供水调度运行图。

2.6 彩山水库供水调度分区

1）加大出力区（即Ⅰ区）的运用。加大出力区即工业加大供水区。加大出力的原则是水库水位从④线增高至③线，工业从保证出力增加至装机容量。水位在此区内，无论蓄水期或供水期，对灌溉来说，仍按灌溉保证流量供水；对工业来说，为了增加工业产值，可以加大流量供水。

2）工业、灌溉正常供水区（即Ⅱ区）的运用。此区为④线和⑤线之间区域，库内水位在此区内时可以向工业、灌溉正常供水。

3）降低出力区（即Ⅲ区）的运用。水位在此区内时，应优先向工业保证流量正常供水，停止向灌溉供水。降低出力原则是水库水位从⑤线降至⑥线，工业保证出力逐渐减少。彩山水库调度运用方案详见图2。

图2 彩山水库应急供水调度运行图（95%保证率）

①校核洪水位线。该线对应水位为彩山水库的校核洪水位。②设计洪水位线。该线对应水位为彩山水库的设计洪水位。③防洪限制线、正常蓄水线和最高水位线。由于彩山水库无结合库容，正常蓄水位线即是防洪限制线和最高水位线。④保证灌溉与工业均正常供水蓄水线。当水位在此线以上时，水库应按灌溉保证流量与满足本月保证出力所要求的流量供水。⑤保证工业正常供水线。当水库水位在此线下或附近时，水库应停止向灌溉供水，而只按工业保证流量供水。⑥死水位线：水库允许最低起调水位，当水库蓄水量（水位）低于此线时，停止正常供水。

3 结语

彩山水库应急供水水源地担负着在非常时期保证泰安整个城区的供水安全的任务，供水可覆盖整个城市。本方案在确保防洪安全的前提下，充分利用彩山水库水资源，提高泰城在遭遇特枯年、连续干旱年及突发污染事件等供水风险时的供水保障能力。