黃志強(qiáng),馮偉榮,杜錦程

(臺(tái)州市黃巖區(qū)長潭水庫管理局,浙江 臺(tái)州 318024)

1 水庫概況

長潭水庫位于臺(tái)州市黃巖區(qū)西部永寧江上游境內(nèi),距離黃巖城西22 km處,壩址在黃巖區(qū)北洋鎮(zhèn)長潭村 (東經(jīng)121°,北緯28°40″)。是一座以防洪、灌溉、供水為主,結(jié)合發(fā)電、淡水養(yǎng)殖等綜合利用的多年調(diào)節(jié)的大 (2)型水庫,也是溫黃平原灌區(qū)的水利大型骨干工程,水庫流域集雨面積441.3 km2,總庫容7.32億m3,興利庫容4.38億m3。水庫灌區(qū)的設(shè)計(jì)有效灌溉面積6.951萬hm2(104.27萬畝),目前實(shí)際有效灌溉面積6.436萬hm2(96.54萬畝),灌區(qū)涉及3區(qū)2市(黃巖區(qū)、路橋區(qū)、椒江區(qū)、溫嶺市、臨海市沿江鄉(xiāng)鎮(zhèn));并擔(dān)負(fù)著250多萬城鎮(zhèn)居民生活用水、工業(yè)用水的供水任務(wù)。近年來,隨著下游河道生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化,水庫還擔(dān)負(fù)了部分河道生態(tài)環(huán)境用水任務(wù)。

水庫正常水位36.05 m(1985國家高程基準(zhǔn),下同),相應(yīng)庫容4.57億m3,人口遷移線38.05 m,土地征用線36.55m,設(shè)計(jì)運(yùn)行控制最低水位16.05 m,相應(yīng)庫容0.189億m3。水庫自1995年向城鎮(zhèn)供水以來,最低水位為21.20 m(出現(xiàn)在2004年3月上旬,當(dāng)時(shí)水庫正處于除險(xiǎn)加固期間);水庫自除險(xiǎn)加固竣工 (2005年3月)以來,最低水位為27.57m(出現(xiàn)在2007年 2月中旬)。城鎮(zhèn)供水隧洞底高程16.30m,灌溉(發(fā)電)隧洞底高程11.05m。

2 水庫旱限水位的確定

長潭水庫為多年調(diào)節(jié)的大型水庫,考慮到城鎮(zhèn)供水的重要性和灌溉面積涉及的廣泛性,根據(jù)《長潭水庫志》,在修建水庫前西江和金清灌區(qū)抗旱天數(shù)平均為46 d,水庫修建后灌區(qū)抗旱天數(shù)提高到平均為70 d以上,灌溉保證率85%。2005年長潭水庫除險(xiǎn)加固工程竣工后,水庫灌溉保證率提高到90%,抗旱天數(shù)提高到90 d。因此,確定3個(gè)月為干旱預(yù)警期[1].。

2.1 用水需求

長潭水庫主要承擔(dān)農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水、河道生態(tài)環(huán)境用水等供水任務(wù)。依據(jù)水庫供水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、用水需求及抗旱工作要求,確定3個(gè)月為干旱預(yù)警期。按臺(tái)州市防辦提供的調(diào)查數(shù)據(jù)長潭灌溉年需水量約2.18億m3;目前城市供水日取水量約60萬m3,年供水量約2.2億m3;河道生態(tài)環(huán)境用水在過去的3 a里由于水量充足,平均在1億m3左右,作為抗旱考慮應(yīng)適當(dāng)減少,并且可以結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行,因此考慮6 000萬m3;水庫下游附近村莊生產(chǎn)生活年用水量 (自流灌溉)2 000萬m3左右;由于長潭水庫庫面比較大,年蒸發(fā)量一般在2 100萬m3左右。

2.2 指標(biāo)確定依據(jù)

(1)農(nóng)業(yè)灌溉。水庫設(shè)計(jì)灌溉面積6.951萬hm2(104.27萬畝),目前實(shí)際有效灌溉面積6.436萬hm2(96.54萬畝),設(shè)計(jì)死庫容1 890萬m3,灌溉設(shè)計(jì)保證率為90%,目前隨著農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的推廣以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,灌區(qū)灌溉用水呈下降趨勢(shì),每年在2.2億m3左右。依據(jù)作物種類及生長季節(jié),以及結(jié)合生態(tài)環(huán)境用水計(jì)算各月灌溉用水量(見表1)。

(2)城市供水。城市供水包括居民生活及工業(yè)生產(chǎn)用水,分為供水一期工程和供水二期工程,供水一期設(shè)計(jì)供水量28萬m3/d,供水二期設(shè)計(jì)供水量49萬m3/d,合計(jì)設(shè)計(jì)供水量77萬m3/d。目前用水過程參照長潭水庫2011年的實(shí)際供水過程用水量見表1。

(3)生態(tài)環(huán)境用水。在長潭水庫的3大功能中,沒有生態(tài)環(huán)境用水這項(xiàng)功能,但近年來,隨著臺(tái)州市區(qū)水環(huán)境日益惡化,自2007年開始,水庫額外承擔(dān)了臺(tái)州市核心城區(qū)生態(tài)環(huán)境調(diào)水的功能,并且通過專門的生態(tài)環(huán)境調(diào)水協(xié)調(diào)小組將此項(xiàng)工作基本常態(tài)化,近幾年專門用于生態(tài)環(huán)境調(diào)水維持在6 000萬m3左右。根據(jù)實(shí)際情況,一般將環(huán)境用水和農(nóng)業(yè)灌溉結(jié)合起來進(jìn)行,這樣可以節(jié)約用水,在每年4—10月考慮灌溉為主結(jié)合生態(tài)用水,在11月至次年4月考慮環(huán)境用水為主結(jié)合灌溉用水。具體用水過程見表1。

(4)自流灌溉。自流灌溉為水庫下游附近幾個(gè)村莊生活、生產(chǎn)用水,采用近3 a實(shí)際平均用水過程,具體用水過程見表1。

(5)蒸發(fā)量。蒸發(fā)量采用多年平均觀察數(shù)據(jù),具體過程見表1。

(6)水庫來水。水庫來水量偏枯年份按照90%的保證率選取(按照水庫最低的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)灌溉保證率90%)。根據(jù)長潭水庫多年的實(shí)際來水過程排頻計(jì)算,計(jì)算得出 Cv=0.288、Cs=0.3146、Cs/Cv=1.10,經(jīng)查對(duì)與經(jīng)驗(yàn)頻率曲線比較相近,符合規(guī)定要求[2].,參數(shù) W平均=5.667億m3,查驗(yàn)皮Ⅲ 型分布表得 φ(p=90%)=-1.245,計(jì)算可得設(shè)計(jì)保證率為90%的水庫入庫徑流量W(P=90%)=W平均×(Cv×φp+1)=3.635億m3。偏枯典型年按水利年度計(jì)算,即從4月開始至次年3月底,分別選取典型水利年1971—1972年(W=3.645億m3)、1964—1965年(W=3.444億m3)、1979—1980年(W=3.432億m3),以上3個(gè)典型年的平均徑流折算系數(shù)分別為0.9972、1.055 3、1.0592。根據(jù)3個(gè)典型年的折算系數(shù)乘以各月徑流流量,得到年內(nèi)徑流分配過程(見表2～4)。

表1 長潭水庫用水過程表 萬m3

表2 90%來水典型水利年 (1971—1972年)水量平衡計(jì)算表 萬m3

表3 90%來水典型水利年 (1964—1965年)水量平衡計(jì)算表 萬m3

表4 90%來水典型水利年 (1979—1980年)水量平衡計(jì)算表 萬m3

(7)水庫應(yīng)供水量。各月水庫應(yīng)供水量為月用水總量與來水量之差。當(dāng)來水量大于月用水總量時(shí),表示水庫未來來水量滿足用水需求,水庫應(yīng)供水量為零;當(dāng)來水量小于月用水總量時(shí),表示水庫未來來水滿足不了用水需求,水庫應(yīng)供水量為二者之差。各月數(shù)據(jù)見表2～4,其中計(jì)算得最大3個(gè)月(考慮抗旱期為3個(gè)月,逐月滑動(dòng)累計(jì))應(yīng)供水量為1970年10月、11月、12月這3個(gè)月的累計(jì)值1.095 3億m3。

2.3 指標(biāo)確定

(1)根據(jù)長潭水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告[3].,設(shè)計(jì)死水位為16.05m,依據(jù)國家防汛抗旱總指揮部辦公室《旱限水位(流量)確定辦法》,最大應(yīng)供水量加上死庫容(1 890萬m3)為1.284 3億m3,相應(yīng)庫水位為24.27m,該水位高于水庫城鎮(zhèn)供水取水口底高程16.30m。

(2)其他應(yīng)考慮的因素。一方面,根據(jù)長潭水庫水電廠發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行最低水頭16 m,即發(fā)電機(jī)組運(yùn)行最低水位為21.05m(下游渠底高程5m),若低于這一水位,發(fā)電機(jī)組振動(dòng)劇烈,不能發(fā)電灌溉,只能通過5號(hào)支洞放水灌溉,流量受到很大限制,灌溉將受到嚴(yán)重影響。另一方面,長潭水庫是臺(tái)州市區(qū)惟一的重要水源,目前受益人口超過250萬,供水量已達(dá)到60萬m3/d,事實(shí)上城鎮(zhèn)供水已超越農(nóng)業(yè)灌溉,成為水庫繼防洪之后的一大主要功能。根據(jù)城鎮(zhèn)供水管線設(shè)計(jì),水庫供水水壓不能過低,即使是一期供水工程當(dāng)時(shí)也是按照21.05m庫水位要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[4].。綜合城鎮(zhèn)供水水壓和水電廠發(fā)電灌溉機(jī)組水頭要求,長潭水庫的實(shí)際運(yùn)行下限水位一直為21.05m。

因而考慮在21.05m的基礎(chǔ)上加上3個(gè)月最大供應(yīng)水量(1.095 3億m3)為1.815 3億m3,對(duì)應(yīng)庫水位為26.78m。綜合考慮,長潭水庫旱限水位取26.78m。

3 結(jié) 語

有城鎮(zhèn)供水和灌溉任務(wù)的大型水庫一般都為多年調(diào)節(jié)與綜合利用的水庫,確立旱限水位時(shí)應(yīng)本著以人為本的思想,首先以滿足居民基本用水需求為第一準(zhǔn)則;其次不僅要考慮干旱預(yù)警期內(nèi)的情況,還需適當(dāng)為預(yù)警期以后的抗旱問題留有余地。

[1].中華人民共和國水利部水文局.水庫旱限水位 (流量)確定辦法 [R]..北京:國家防汛抗旱總指揮部,2011.

[2].劉光文.水文分析與計(jì)算 [M]..南京:河海大學(xué)出版社,1997.

[3].袁文喜.長潭水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 [R]..杭州:浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2002.

[4].黃志強(qiáng).長潭水庫控制運(yùn)用計(jì)劃[R]..臺(tái)州:長潭水庫管理局,2011.