曹啟桓

（廣東珠榮工程設計有限公司，廣東 廣州 510610）

0 引言

為了建設可靠的水利工程，使其滿足供水需求，需要對水資源進行論證。邢凱等[1]以巢湖為例，對取水可靠性進行分析；蓋繼明[2]以沈家臺為例，對取水方案及可靠性進行分析；陳詩[3]以顧洞河為例，對水源保證情況進行研究；姬戰(zhàn)生[4]以杭州南沙平原河網(wǎng)為例，對新建設取水口的可靠性進行研究；王超[5]以西平鄉(xiāng)為例對水資源取水可靠性進行分析；譚成[6]以牤牛河為例，對水源進行論證并對取水可靠性進行分析；除上述研究之外，有大量的專家針對不同的工程情況，對水資源可靠性進行實例驗證[7～10]。對取水可靠性進行分析，是進行科學工程建設的前提，以墨江小勐連水庫為例，對取水可靠性進行分析。

1 工程概況

墨江哈尼族自治縣（以下簡稱墨江縣）位于云南省南部、普洱市東部。區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀已建有一座小(2)型水庫，即現(xiàn)狀小勐連水庫，該水庫建于1960年，水庫最大壩高20.00 m，壩頂長度57.00 m，正常蓄水位1317.00m，水庫總庫容71.2萬m3，興利庫容58.9萬m3。該水庫是一座以灌溉為主的水庫，承擔下游300畝農(nóng)田的灌溉任務。而水庫下游耕地較多，是墨江縣耕地較為集中成片的地區(qū)，現(xiàn)狀缺水嚴重，現(xiàn)狀小勐連水庫來水量充足但興利庫容過小，調(diào)蓄能力極為有限，加上渠道配套的限制，現(xiàn)狀只能滿足設計300畝耕地的灌溉需求，小勐連水庫現(xiàn)狀P=75%年可供水量僅為14.86萬m3，已遠不能滿足下游的用水需求，為了改善水資源短缺現(xiàn)狀，建設可靠的供水工程，需要對水資源進行論證。

2 降水補給分析

墨江縣地處東南亞季風低緯度高海拔區(qū)，具有山地季風氣候特點，降雨多受孟加拉灣暖濕氣流影響，區(qū)域內(nèi)干濕季節(jié)比較分明，降水年內(nèi)分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，每年11月至次年4月份，主要受北來季風影響，降水量很少，僅占全年15.23%，為干季；而5月至10月份，來自南部孟加拉灣暖濕氣流加強，受其影響，區(qū)域降水明顯增加，期間降水量占全年84.77%。墨江縣域內(nèi)高差變化較大，根據(jù)多年統(tǒng)計資料分析，降水隨著高程變化也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，即降水量隨著海拔的增加而增加，分析其原因，海拔相對低處，在暖濕氣流控制范圍內(nèi)，氣流下沉而相對增溫，導致降水減少；隨著海拔升高，暖濕氣流抬升，受切變線、冷鋒、低渦、季風、低壓等天氣系統(tǒng)的影響，相對溫差增加，導致降雨量也隨之增加，呈現(xiàn)出降雨量隨著海拔升高而增加的特性。

收集了墨江氣象站、鎮(zhèn)沅氣象站實測統(tǒng)計資料和周邊其他三個水庫設計降水成果，對小勐連水庫設計降水成果進行比較分析，見表1及圖1。

表1 周邊站點/水庫設計降雨成果統(tǒng)計表

圖1 降雨—高程關系

點繪降水和高程的關系線并推得關系式如下:

式中:P為年降雨量，mm；H為高程，m。

該關系式表明，在墨江氣象站鄰近范圍內(nèi)，高程每增加100 m，多年平均降雨量約增大49.4 mm。

小勐連水庫壩址以上流域平均高程采用網(wǎng)格法推求，經(jīng)計算，壩址以上流域平均高程為1420 m。根據(jù)年降水量～高程關系，算得壩址以上流域多年平均年降雨量為1396 mm。降水成果與其他數(shù)據(jù)配合均較好，點據(jù)均落于線上或分布在平均線附近，說明成果符合本地區(qū)的一般規(guī)律，大趨勢也與其他成果相吻合，因此降水分析采用的方法基本合理，計算成果是可信的。

3 徑流特征

3.1 參證站選取

由于小勐連水庫集水面積僅為22.3 km2，而忠愛橋水文站集水面積為3562 km2，兩者相差過大，不宜采用忠愛橋水文站為參證站。

常林河水庫設計時曾設立專用站，其徑流計算以壩卡河專用站為參證站，通過分析計算壩卡河專用站的設計徑流量，建立常林河專用站與壩卡河專用站徑流之間的關系，將壩卡河專用站的徑流分析成果轉(zhuǎn)換到常林河水庫，最終得到常林河水庫年徑流成果。常林河水庫建成后，由于多方面原因，其水文觀測只運行了一年，仍缺乏足夠的實測數(shù)據(jù)。又因常林河徑流成果本身也是由壩卡河專用站推求，所以本次小勐連水庫設計徑流計算不考慮采用常林河專用站（水庫站）作為參證站，而是直接采用壩卡河水文專用站為參證站。

3.2 年徑流量計算

壩卡河站實測期為1984年1月至1986年3月、1989年8月至10月、1990年1至5月和1991年1至5月，與忠愛橋站建立同期月徑流關系，圖2中反映出三個突出點，即1985年6月、7月和1989年9月，形成點據(jù)高懸的緣故，主要是受局部暴雨影響，使壩卡河發(fā)生特大洪水。若撇開這三個特殊點據(jù)，其余汛枯點據(jù)分布呈線性且無明顯偏離，故目估定線并推得關系式:Q壩卡河專用站=0.031Q忠愛橋站+0.30。經(jīng)統(tǒng)計檢驗，除三個特殊點外，其余落在關系線±10%外包線以內(nèi)的點超過75%，相關系數(shù)達0.90，說明定單一線合適。

依據(jù)上述關系式插延出壩卡河專用站缺測年份的流量資料，使其滿足最短計算系列長度，并對徑流成果進行參數(shù)統(tǒng)計分析，得出壩卡河水文專用站統(tǒng)計參數(shù)成果，該成果已經(jīng)通過省級技術主管部門的評審，見表2。

表2 已有壩卡河水文專用站統(tǒng)計參數(shù)成果表

圖2 壩卡河與忠愛橋站月平均流量關系圖

壩卡河水文專用站徑流復核計算成果（多年平均流量2.87 m3/s）比原有成果（多年平均流量3.00 m3/s）小了5.33%；這是因為延長的水文資料系列（2000年～2013年）正好處于一個枯水年組，忠愛橋水文站2000年～2013年多年平均流量69.04 m3/s，僅為1966年～1999年多年平均流量(85.93 m3/s)的80.34%；這與近年來西南地區(qū)徑流偏小，尤其是2010年前后西南大旱災導致的徑流明顯偏小的事實相符。因此，資料延長后，計算成果使得徑流系列資料更具有代表性，可以認為壩卡河水文專用站徑流復核計算成果（多年平均流量2.87 m3/s）是合理的，本次計算采用該成果。

小勐連水庫年徑流量CV值參考壩卡河專用站年徑流量CV值確定，因壩卡河專用站相比小勐連水庫所在流域更接近哀牢山中部分水嶺，其高程達到了1600m，多年平均降雨量達到了1710mm，年際間降雨量相對水庫設計流域更穩(wěn)定，相應地年際間的徑流量也更穩(wěn)定；反映到年徑流量CV值，壩卡河應該比小勐連水庫所在流域的?。涣硗?，考慮到小勐連水庫集水面積又比壩卡河站集水面積小，所以小勐連水庫流域年徑流量的CV值應該比壩卡河站的年徑流量CV值(0.30)大，結(jié)合CV值在該地區(qū)的變化規(guī)律，本次計算小勐連水庫年徑流量CV值取為0.35。

表3 小勐連水庫徑流計算成果表（水文比擬法）

3.3 設計徑流年內(nèi)分配計算

年徑流分配典型過程一般是基于年水量與設計值相近；年水量在時段內(nèi)分布不均勻，枯段較枯，對灌溉及供水不利；符合本地區(qū)降水、徑流特性三個原則綜合確定的。

小勐連水庫所在的烈馬河流域無實測資料，其干流布竜河上游的常林河水庫氣候條件、流域面積與下墊面情況等都與設計流域相似，小勐連水庫設計年徑流的年內(nèi)分配可采用已通過相關評審的常林河水庫初步設計報告中的年內(nèi)分配比進行分配，分配結(jié)果見表4。

表4 小勐連水庫設計徑流年內(nèi)分配成果表 單位:萬m3

4 供水范圍內(nèi)用水量分析

小勐連水庫工程為墨江哈尼族自治縣拆除重建民生工程。工程開發(fā)任務為提供農(nóng)村人畜生活供水以及農(nóng)田灌溉用水。到規(guī)劃水平年，小勐連水庫可為聯(lián)珠鎮(zhèn)的愧竜村、會亮村、仁里村與壩洛村以及新安鎮(zhèn)的莫約村與鄧控村共兩鎮(zhèn)六村的8176人口、4530頭大牲畜、7196頭小牲畜提供有質(zhì)量保障的安全飲用水以及為小勐連灌區(qū)共24584畝耕地提供有保障的灌溉用水。為此，水庫的用水組合包含農(nóng)田灌溉用水以及人畜生活用水。

4.1 農(nóng)田灌溉用水

根據(jù)需水預測分析結(jié)果，農(nóng)田灌溉用水見表5。

4.2 農(nóng)村人畜生活用水

根據(jù)需水預測分析結(jié)果，農(nóng)村人畜用水見表6。

表5 灌溉用水量計算成果表(P=75%) 單位:萬m3

5 取水可靠性分析

5.1 可供水量分析

設計枯水年(P=75%)情況。小勐連水庫在設計枯水年(P=75%)天然來水為1173.2萬m3，扣除生態(tài)基流水量157.06萬m3，水庫調(diào)節(jié)過程中的蒸發(fā)和滲漏損失總量81.57萬m3，在滿足灌區(qū)內(nèi)的綜合用水量913.54萬m3后，水庫還產(chǎn)生21.03萬m3的棄水，說明小勐連水庫設計枯水年的天然來水量能滿足灌區(qū)綜合用水的要求，水量供需達到平衡。

表6 人畜用水量計算成果表(P=95%) 單位:萬m3

表7 小勐連水庫設計枯水年(P=75%)可供水量成果表 單位:萬m3

5.2 可靠性分析

小勐連水庫壩址處多年平均徑流量為1570.6萬m3。工程實施后，設計枯水年(P=75%)壩址來水量為1173.2萬m3，總供水量為913.54萬m3，其中農(nóng)村人畜用水39.91萬m3，農(nóng)田灌溉用水873.63萬m3；扣除生態(tài)基流水量157.06萬m3，水庫調(diào)節(jié)過程中的蒸發(fā)和滲漏損失總量81.57萬m3，在滿足灌區(qū)內(nèi)的綜合用水量913.54萬m3后，水庫還產(chǎn)生21.03萬m3的棄水，說明小勐連水庫設計枯水年(P=75%)的天然來水量能滿足灌區(qū)綜合用水的要求。

6 結(jié)論

為了改善墨江縣水資源短缺問題，將壩卡河水文站作為參證站，通過對多年資料的收集，使用水文比擬法進行徑流經(jīng)分析和計算，并對徑流量穩(wěn)定性進行分析。同時對工程灌溉區(qū)域內(nèi)灌溉用水和生活用水進行分析，分析設計枯水年(P=75%)水庫的可供水量，得出小勐連水庫設計枯水年(P=75%)通過天然水源補給即可滿足灌區(qū)用水需求。