水库在水利工程管理中的作用和特性分析

摘要：水库在江河渠道治理中具有特别重要的意义，水利事业的发展，兴水利，除水害离不开水库的作用。对此，本文对水库的作用和特性进行了分析研究，水库的作用主要体现在利用水库调节径流，水库的面积及容积特性曲线为水库的变化发展情况提供了依据，最后文中对水库的特征水位和相应库容进行了介绍。

关键词：调节径流;特征水位;兴利库容;共用库容;水库特性;防洪库容;拦洪库容;调洪库容;蓄水位;径流

水库在水利工作中的地位和作用是不言而喻的，如何对水库进行控制和运用是提高水利部门经济效益的前提，也是搞好水土保持，缓解水紧张的情况的基本条件之一。水库的作用是改变江河的自然面貌，兴利除害，发挥水资源的综合效益。水库不仅可以重新分配径流，减免水灾和旱灾，同时还可以利用蓄水和抬高的水位进行灌溉、发电、航运、给水、养殖和旅游等。因此，拦河筑坝，形成水库，按照设计要求进行防洪、灌溉、发电、航运、供水等以达到兴利除害的目的，充分发挥水资源的综合效益的作用。但水库在运用管理过程中，往往存在着各种矛盾，如防洪与兴利的矛盾，各兴利部门之间在用水上的矛盾等，而解决这些矛盾的方式不同，相应的经济效益也不同。水库控制运用管理的意义就在于保证水库工程安全的前提下，根据河川径流的特点和用水部门的需要，充分利用水库的调蓄能力，正确处理好防洪与兴利，蓄水与泄水，以及各部门之间的关系，发挥水库的最大作用，不断地提高水库的管理水平。

一、利用水库调节径流

对于水库而言，其作用之一体现在调节径流方面，在蓄水和保水方面的主要特征之一也是通过蓄水和保水调节径流。

1、径流调节的含义。大多数的水利管理部门都有较固定的用水指标和用水时间，而河川天然径流有着年内和年际的变化，地区间的分布也不均衡，难以符合用水部门的要求。因此，需要通过水利工程的调节和控制，对天然河川径流进行重新分配，以解决用水在时间、数量和地区上不相适应的矛盾。此外，由于河川径流年内变化的不均匀性，大部分水量往往集中在汛期，引起洪水泛滥成灾，这也需要对河川径流进行控制和调节。这种利用专门的水工建筑物（比如说闸门、水库等），把河川径流在时间上和空间上重新加以分配的措施，称为径流调节。其中，为了提高枯水期的供水量，满足灌溉、发电、给水和航运等部门用水要求的调节称为兴利调节;为滞蓄洪水，削减洪峰，消除或减轻下游洪涝灾害的调节，称为防洪调节。

2、兴利调节的类型。拦河筑坝蓄存天然径流，形成水库。兴建水库是径流调节的主要措施。当来水大于用水时，水库将多余的水蓄积起来，等来水小于用水时再放水补充，以满足兴利部门的用水要求。水库的蓄泄，随着来水与用水的变化而变化。水库由库空到蓄满，再由蓄满到放空循环一次所经历的时间，称为调节周期。按照调节周期的长短，水库兴利调节可分为日调节、年调节和多年调节三种类型，常用的有年调节和多年调节两种。（1）年调节。河川的天然径流在一年内有明显的季节性变化，洪水期流量与枯水期流量相差悬殊。这种变化往往与用水部门的要求不相适应。可将洪水期的多余水量蓄存在水库里边，供枯水期使用。这种在一年内洪水期和枯水期季节间的径流重新分配，称之为年调节，期调节周期为一年;（2）多年调节。河川天然径流的年际变化很大，丰水年来水量多，用水有余;枯水年来水量少，用水不足。多年调节是将丰水年多余的水量蓄存起来，以补充枯水年或枯水年组的水量不足。多年调节水库从蓄满到放空循环一次需要几年甚至于几十年。因此，多年调节水库所需库容量大，调节能力也强，径流利用也比较充分，但工程规模大，造价当然也就比较高。

二、水库的面积、容积特性曲线

水库的面积、容积特性通常是用水库水位—面积曲线关系（简称面积曲线或Z—F关系曲线）和水库水位—容积关系曲线（简称库容曲线或Z—V曲线）来表示。这两条曲线在水库规划和设计阶段就已经制定好了。但是在水库蓄水后，库区也可能发生显著的地形变化（淤积和坍岸），须对两种曲线进行校核或重新更正。一般情况每年测绘一次库容曲线，根据新的曲线编制当年水库控制运用计划。

计算水库水位和库容曲线时，所算出的容积为静水水库容积，即水库面是水平的。如果有一定的入库流量，库内水面呈回水曲线状，即水库末端水位比坝前水位高。这部分回水形成的容积，称为回水容积或动水容积。动水容积库容随着入库流量的增加而增加，但一般在径流调节计算中不考虑动水库容的影响。

三、水库的特征水位和相应库容

水库的控制运用，就是根据径流预报和用水计划，结合水库水利工程的实际控制能力和水库上下游防洪的一般要求原则，对于水库的控制进行合理的运用方案，也称作为水库调度。水库调度分为防洪调度和兴利调度。防洪运用，是在确保要水利工程本身以及水库上游和下游堤坝安全的前提下，对水库中的水利防洪方面的库容和兴利方面的库容进行一定程度上合理的安排，以便于发挥水库最大的经济效益。兴利运用，是充分利用水库的调蓄能力，对河川径流在时空上重新合理分配，以最大限制地满足用水部门的需要。随着国民经济各部门对于水库的要求，制定水库的各种特征水位和径流调节方式，优化调度运用方案，恰当地安排蓄洪关系，力争在防洪、灌溉、发电、养殖、工业与民用供水等除害方面使水库充分发挥其最大的效益。反映水库工作状况的水位称为水库特征水位。水库特征水位以下或者两特征水位之间的水库容积称为特征库容。

1、死水位和死库容。水库在正常运转情况下，允许消落到的最低水位称为死水位。死水位以下的库容称为死库容，死库容为非调节库容，在正常情况下，死库容是不能动用的，它是为满足灌溉、发电、航运、供水等部門对水库水位的最低要求及考虑到水库的淤泥要求等原因所留。

2、正常蓄水位和兴利库容。水库在正常运转情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年（或设计枯水段）开始供水时必须蓄到的水位称之为正常蓄水位，又称正常高水位或兴利水位。正常蓄水位与死水位之间的库容称为兴利库容或调节库容。正常蓄水位与死水位之间的水层深度称为工作深度或消落深度。

3、防洪限制水位和共用库容。防洪限制水位指由于汛期防洪要求限制水库兴利允许蓄水的上限水位，是设计条件下的水库防洪起调水位，也叫汛前水位。它是根据到汛前需要预腾出一定的库容以备拦蓄洪水的要求而定。正常蓄水位与防洪限制水位之间的水库容积称为共用库容。

4、防洪高水位和防洪库容。防洪高水位指水库承担下游防洪任务，在调节下游防洪对象的防洪标准洪水时，坝前达到的最高水位。防洪高水位与防洪限制水位之间的水库容积称为防洪库容。

5、设计洪水位和拦洪库容。设计洪水位是指拦蓄大坝设计标准洪水时，坝前达到的最高水位。设计洪水位与防洪限制水位之间的库容称为拦洪库容。

6、校核洪水位和调洪库容。校核洪水位是指遇到大坝校核标准洪水时，坝前水库达到的最高水位，又称之为非常水位。它是水库设计中预计可能出现的最高水位。校核洪水位与防洪限制水位之间的水库容积称之为调洪库容。校核洪水位以下的全部水库容积便是水库的总容库容。

作者简介：张荣宇，男，汉族，1978年3月出生，吉林靖宇人，现任职于吉林省靖宇县水利局水电管理科，研究方向为水利水电工程。