大浪淀水库旱限水位初步分析

哈建强

(河北省沧州水文勘测研究中心,河北 沧州 061000)

近年来,受全球气候变化的影响,我国干旱灾害频次增加、范围扩大、损失加重,给旱区群众生活、工农业生产及生态环境带来严重影响[1]。为了准确地描述水文干旱程度,确定江河湖库干旱预警等级、启动抗旱应急响应,减少灾害损失,开展旱限水位分析工作势在必行[2]。本文以华北平原区典型平原水库大浪淀水库为例,采用典型年法、进(出)水口高程法、生活用水总量法等多种方法,计算了各种方法求得的分析水位以及分析水位的重现期,以供旱限水位分析确定使用。

1 大浪淀水库概况

大浪淀水库是沧州最大的平原水库,位于沧州市以南约22km处,地处冀中平原东部滨海平原与冲积平原交接地带,古河道比较发育,建库前四周有古河道高地包围的浅碟形洼地,库区也有古河道穿过。水库总投资3.8亿元,1996年建成,1997年开始蓄水,水库库容1.003亿m3,设计水位12.471m,围堤长度16.6km,堤顶高程14.0m[3-4]。大浪淀水库是沧州市重要的水源地,目前水源主要是引黄、引江、引岳及王大引水外调水源,没有防洪任务。大浪淀水库平面见图1。

图1 大浪淀水库平面图

2 水库旱限水位分析

2.1 典型年法

由于大浪淀上游无径流入库,全部为跨流域调水[5]。计算采用1997—2018年水库年来水量的75%频率值,数据来源于历年水资源公报。从1997—2018年引调水量资料中选择与理论值相近的干旱年份,确定2006年为典型干旱年。

统计大浪淀水库2006年10月至2007年5月每月的最高蓄水位,大浪淀水库典型年对应时段蓄水位见表1,从表1中可以看出,2006年12月至2007年5月为水库蓄水阶段,数据明显不符合条件,故选取2006年10月最高蓄水位9.59m和11月最高蓄水位9.32m作为分析水位,用2006年6月至2021年12月各月最低水位进行检验,低于分析水位9.59m、9.32m统计结果分别见表2、表3。

表2 大浪淀水库2006年6月至2021年12月各月最低水位低于分析水位9.59m次数统计

表3 大浪淀水库2006年6月至2021年12月各月最低水位低于分析水位9.32m次数统计

由表2、表3可知,大浪淀水库各月最低水位低于分析水位的情况主要出现在7—12月。大浪淀水库为饮用水水源地,没有农业灌溉供水期,也没有防洪任务,不需要在汛期腾空库容,因此干旱预警时间设定为7—12月[6]。

a.2006—2021年的干旱预警时间(7—12月),统计水位低于典型干旱年法计算水位9.59m出现了3次、3次、5次、6次、5次、5次,平均出现了4.50次,约3.44年一遇。

b.2006—2021年的干旱预警时间(7—12月),统计水位低于典型干旱年法计算水位9.32m出现了1次、2次、4次、4次、5次、3次,平均出现了3.17次,约4.89年一遇。

2.2 生活用水总量法

大浪淀水库为生活供水水源地,目前水库供水范围为孟村县、盐山县、渤海新区等[7]。根据沧州市及相关县(市、区)第七次人口普查公报数据统计,供水区域人口超过125万,其中城镇人口约77万,农村人口约48万。

根据河北省省级地方标准《生活与服务业用水定额 第1部分:居民生活》(DB 13/T 5450.1—2021),城镇居民生活用水定额标准为30.0～48.0m3/(人·a),农村居民生活用水定额标准为18.5～22.0m3/(人·a),分别选取用水定额上限计算年用水量,结果为0.4756亿m3,死库容0.0464亿m3,二者之和为0.5220亿m3,查库容关系,相应分析水位为9.56m。用2006年6月至2021年12月各月最低水位进行检验,低于分析水位9.56m的统计结果见表4。

表4 大浪淀水库2006年6月至2021年12月各月最低水位低于分析水位9.56m次数统计

大浪淀水库干旱预警时间设定为7—12月。由表4可知,2006年6月至2021年12月统计水位低于生活用水总量法计算水位9.56m出现了3次、3次、5次、5次、5次、5次,平均出现了约4.33次,约3.58年一遇。

2.3 进(出)水口设施高程分析法

大浪淀内共有4处进(出)水口[8]。对进(出)水口高程与所对应闸门断面尺寸进行分析。当取水口高程低于死水位时,不予考虑;当取水口高程高于死水位时,用其底高程、顶高程分别进行分析,确定分析水位并检验其合理性。大浪淀水库取水口工程指标见表5。

表5 大浪淀水库取水口工程指标统计

泄水闸闸底高程与闸门高度之和位于水库死水位以下,理论上不予考虑;淀南排干节制闸闸底高程与闸门高度之和为9.00m,马四拔进水闸和马四拔排水闸闸底高程与闸门高度之和都为9.47m。用2006年6月至2021年12月各月最低水位进行检验,低于分析水位9.00m和9.47m统计结果见表6。

表6 大浪淀水库2006年6月至2021年12月各月最低水位低于分析水位次数统计

由前述可知,大浪淀水库干旱预警时间设定为7—12月。统计水位低于取水口设施高程分析法计算水位9.00m出现了0次、2次、2次、3次、3次、1次,平均出现1.83次,约8.45年一遇。统计水位低于取水口设施高程分析法计算水位9.47m出现了3次、3次、4次、5次、5次、5次,平均出现4.17次,约3.72年一遇。

3 频率曲线分析

表7 Cs=0时的不同频率水位值

表8 Cs=2Cv时的不同频率水位值

表9 Cs=0.90时的不同频率水位值

由图2可以看出,经验频率曲线和其他理论频率曲线除首部和尾部很小区域外,其他拟合较好,综合考虑选择Cs=2Cv时的理论频率曲线。

4 重现期综合分析

根据前述各分析水位出现的次数计算重现期,见表10。

表10 大浪淀水库各种分析水位重现期统计

从理论频率曲线图上分析得出的各重现期对应水位见表11。

表11 理论频率曲线重现期对应水位统计

5 结 语

上述5个分析水位均在理论允许范围之内,但是9.56m与理论值最为接近,重现期约为5～6年,符合实际情况,故旱限水位初步确定为9.56m。

旱限水位的确定对于区域抗旱工作及引调水工作意义明显。随着大浪淀水库运行年限的增加,以及引水水源的变化等,旱限水位可能会随着各因素的变化而发生变化,因此需动态调整旱限水位。