山东省重点工程可供水量核算要点分析

陈干琴，庄会波，袁月平

（1.山东省水文中心，山东 济南250002；2.青岛市水文中心，山东 青岛266000）

根据当前水资源管理需要，第三次山东省水资源调查评价在全国规定性任务基础上，将全省43座重点工程可供水量复核工作纳入重点评价任务，并写入《第三次山东省水资源调查评价任务书》。重点工程可供水量成果是水资源合理开发和优化配置的重要依据，应具有严肃性、权威性。

重点工程可供水量具体核算任务有二：一是分析现状用水户用水满足程度，以农业供水为主的水库分析灌区现状有效灌溉面积灌溉满足程度和现状工业生活用水满足程度，以工业生活供水为主的水库分析现状工业生活用水满足程度及同时可满足的农业用水量或可灌溉面积；二是分析可供水量，以农业供水为主的水库分析满足现状农业供水任务情况下可供给工业生活的最大供水量，以工业生活供水为主的水库，分析最大工业生活供水量及同时可满足的农业用水量或可灌溉面积。对于流域内包含大型水库的大型水库，还应增加上游水库按照最大供水量供水情况下本水库可供水量核算任务。

1 存在的问题

1.1 调节计算方法不统一

有采用“计入损失的长系列调节计算方法”，也有采用“不计入损失长系列调节计算方法”，对采用方法的依据及对成果的可能影响缺乏必要的交代。

1.2 采用系列长度不一

主要有采用1956—2016年和设站年份—2016年两种情况，缺少系列代表性评价内容，不利于成果应用。

1.3 现状来水量计算不准确

一是概念不清，对其内涵缺乏理解，前文现状来水量内涵与后文调节计算水量平衡项目不对应、不协调；二是对天然径流量中大量负值进行简单“零”处理，导致成果偏大、不安全；三是现状来水量计算方法单一，成果合理性分析不够。

1.4 用水户情况介绍不全面、不详细

部分水库仅说明了工业生活用水量合计值，农业灌溉需水量计算缺乏必要的过程，有些未考虑不同年份降水差异，在一定程度上影响了可供水量成果精度。部分取得农业许可证的水库灌区，按照许可水量进行长系列调算，违背了灌溉保证率内涵。

1.5 其他问题

水库蒸发量计算公式不符合事实，死记硬套教科书公式；未考虑水库下游河道基本生态用水量；农业用水限制库容有采用各月固定的限制库容，也有采用各月变化的限制库容；不考虑汛限水位及农业用水限制库容；兴利水位和汛限水位对应库容等控制库容不正确；保证率分析不符合最新规范等。

2 关键技术及解决方案

2.1 调节计算方法

“不计入损失长系列调节计算方法”实质是假设了现状来水量中蒸发渗漏量与现状或未来供用水情况下的蒸发渗漏量相等。显然，在分析现状满足程度时，假设现状来水量中蒸发渗漏量与现状用水情况下蒸发渗漏量相等是合理的；分析最大供水量时，水库按照最大供水量供水情况下的多年平均蒸发渗漏量一般比现状偏小，偏小幅度与水库剩余供水潜力有关，剩余供水潜力越大，偏小幅度会略大，但是该方法调算得的可供水量成果相比“计入损失的长系列调节计算方法”成果是偏小的、偏于安全的。

另外，采用“不计入损失的长系列调节计算方法”，会存在不少月份现状来水量为负值，根据第三次评价单站径流还原计算成果，2000年以来水库水文站天然径流量负值情况较2000年前有所增加、占有一定比例，将负值简单“0”处理会导致现状来水量不同程度偏大，从而导致现状满足程度偏高或可供水量成果偏大。应对负值进行前后协调处理，即将负值中和到前后的正值中，或者简单“0”处理后对多年来水量进行进一步修正，确保处理前后多年平均来水量基本不变。

2.2 系列长度

根据最新评价成果，对全省而言1956—2016年系列总体代表性较好、略微偏丰。鉴于本项工作是第三次水资源调查评价的重要组成部分，推荐采用与水资源评价一致的基础系列，即推荐采用1956—2016年进行长系列调节计算。采用设站年份至2016年系列因其年限远超过30年亦符合相关规范。不管采用哪个系列，报告中都应对采用系列的代表性进行必要的评价说明，以指导成果应用。

2.3 现状来水量

对于设有水文站的水库工程，现状来水量系列有两种计算方法：一种是基于坝址断面天然径流量系列，逐年扣除现状上游工程和用水条件下的拦蓄利用水量，再加上本水库现状条件下蒸发渗漏水量。另一种是基于水库出库水量系列，扣除上游工程未建年份现状条件下的拦蓄利用水量，再加上本水库实际蒸发渗漏水量。

对于未设水文站、借用参证站为河道水文站天然年径流量系列计算现状来水量的水库工程，水文比拟法得到的是水库上游（入库断面以上）现状条件下的天然径流量，再逐年扣除现状上游工程和用水条件下的拦蓄利用水量，并加上库面降水量，得到现状来水量；借用参证站为水库水文站时，水文比拟法得到的是坝址断面天然径流量，进一步采用第一种方法即可得到水库现状来水量。

上述方法得到的现状来水量适用于“计入损失的长系列调节计算方法”，严谨来讲，此时现状来水量内涵应为水库现状条件下上游入库水量与库面降水量之和。如采用“不计入损失长系列调节计算方法”，则不需要还原蒸发渗漏水量，其他处理基本相同，此时现状来水量内涵应为水库现状条件下上游入库水量与库面降水量之和再扣除蒸发渗漏水量，基本等同于出库水量与水库蓄变量之和。

受调节计算方法影响及资料条件限制，各重点工程现状来水量内涵是不一样的。应在报告中对水库现状来水量的内涵进行明确界定，即说明具体包括水库上游来水量、库面降水量、库面蒸发量、水库渗漏量等中的哪些项目。

同时报告中应对水库多年平均现状来水量、实测水量、天然径流量进行比较，结合现状上游拦蓄利用量、上游工程未建年份拦蓄利用量等，分析各项数据之间的协调性，确保现状来水量成果的合理性、可靠性。

2.4 水库蒸发渗漏水量

基于坝址断面天然径流量计算现状来水量时，蒸发量可采用实际值替代，考虑到坝址断面天然径流量已经是坝址断面以上现状下垫面条件下的天然径流量，因此渗漏量应采用现状条件下即除险加固后渗漏损失系数估算；基于出库水量计算现状来水量时，水库蒸发和渗漏水量应根据当年实际情况估算，不同时期水库渗漏系数可根据无雨期观测资料估算。蒸发损失量应为库面水面蒸发量，不应扣除相应陆面蒸发量。

2.5 工业生活用水量

本次重点工程可供水量核算作为水资源评价层面工作，主要服务于未来区域水资源配置和用水量控制管理，考虑到工业供水保证率与生活用水保证率要求相差不大，可合并考虑按照保证率95%要求论证。为提高核算报告严肃性，应逐一列出取得许可证的用户名称及许可水量及未取得许可证但具有取水事实的用水户名称及实际年用水量，现状工业生活需水量为有效许可水量及未取得许可的事实用水量之和。

2.6 农业用水量

以农业供水为主的水库，报告中应提供灌区基本信息，如主要作物种类、名称、复种指数等，并按照历年实际降水量和主要作物需水规律，根据水量平衡原理计算各种作物净灌溉定额及灌区历年综合净灌溉定额，结合灌区现状有效灌溉面积和灌溉水有效利用系数，即可算得现状历年逐月农业需水量。少数水库核算报告采用了历年相同的计划用水量并采用某一月分配系数分配至各月用水量。笔者以光明水库为例，对采用历年相同的农业需水量和历年变动的农业需水量分别进行了调算比较，发现采用历年相同的农业需水量时现状用水户满足程度和最大供水量成果都一定程度偏高、偏大。以农业供水为主的水库在调节计算时应采用历年变动的农业需水量。

对于以工业生活供水为主的水库，其核算任务是分析最大工业生活供水量及同时可满足的农业用水量或可灌溉面积，一般最大工业生活供水情况下，农业用水量或灌溉面积比较小。笔者以光明水库为例按照历年相同和历年不同农业需水量分别进行了调算，发现两种情况下农业用水量或灌溉面积差异不大，考虑到农业灌溉保证率相对较低，认为对于以工业生活供水为主的水库可以采用历年相同的农业需水量。

对于取得农业许可证的灌区，历年逐月农业计划用水量仍应采用计算成果，不应采用年际不变的许可水量，原因是依据许可水量进行多年调算得出的灌溉保证率成果违背了其概念内涵。

2.7 调节计算方程（或水量平衡方程）

调节计算方程中各平衡项目应与前述现状来水量内涵一致。采用“计入损失的长系列调节计算方法”时，如现状来水量为库区上游来水量和库面降水量之和，则调算方程中来水项目不应再包含库区降水量；如现状来水量仅为库区上游来水量，则调算方程中来水项目应增加库区降水量。采用“不计入损失长系列调节计算方法”时，现状来水量实为库区上游来水量与库面降水量之和扣除库区水面蒸发量和水库渗漏量，调算方程中用水项目不应再包含库区蒸发量和水库渗漏量。应认真核实来水量内涵与调算方程平衡项目的一致性、严谨性，确保成果安全、可靠。

2.8 水库下游河道生态用水量

省内河流基本都属于季节性河流，生态用水保证率尚未有明文规定，结合我省实际情况，推荐的处理方法有两种：一种方法是先将现状来水量扣除10%再进行调节计算；另一种方法是暂且不考虑生态用水进行调算，如果调算结果中多年平均弃水量超过多年平均来水量10%，则认为弃水即满足下游河道基本生态用水需求，如多年平均弃水量少于多年平均来水量则减少可供水量。前者适用于水源丰富、供水潜力相对较大的水库，后者适用于其他水库。

2.9 农业用水限制库容

关于农业用水限制库容，据调查目前存在两种处理方法，一种是直接采用某一固定值采用多次试算确定，二是采用某一枯水年组，先倒算法求得逐月控制库容，再取外包值得到年度逐月限制库容，据此曲线下调某一数值作为年内变化的限制库容，也是通过多次试算确定。根据笔者对光明水库试算结果，两种方案导致的可供水量成果差异很小。

2.10 调节计算方案及其他问题

对实行汛限水位控制管理的水库应考虑汛限水位进行调节计算；但凡兼有农业和工业生活供水的水库都应考虑农业限制库容，并在报告中明确现状和最大工业生活用水量相对应的农业限制库容成果，以指导成果应用。调节计算时控制库容应采用死水位、兴利水位和汛限水位相应的库容，不能直接采用兴利库容和汛限库容作为控制库容。

关于供水保证率，根据《水利工程水利计算规范（SL104-2015）》，“城乡供水工程设计保证率应采用历时保证率”，由此工业生活用水保证率应按照计算时段统计，如按照月调节计算则以月为单位统计。根据《灌溉与排水工程设计标准（GB50288-2018）》，灌溉保证率指灌溉用水量在多年期间能够得到保证的概率，由此农业用水保证率应按照年统计。