白龜山水庫旱限水位的確定與應(yīng)用

徐章耀

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山 467031)

白龜山水庫旱限水位的確定與應(yīng)用

徐章耀

(河南省白龜山水庫管理局， 河南 平頂山 467031)

白龜山水庫是一座以防洪為主，兼顧城市生活工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水等功能的大(二)型水庫，近年來由于極端天氣頻繁出現(xiàn)，干旱年景頻現(xiàn)，白龜山水庫流域遭遇連年干旱，給平頂山市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水造成了一定影響，依據(jù)《旱限水位(流量)確定辦法》，對白龜山水庫入庫水量、城市生活工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、環(huán)境生態(tài)用水、取水口高程等進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用兩個月滑動計算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對應(yīng)的庫水位為依據(jù)，確定白龜山水庫旱限水位，并經(jīng)過了2014年大旱檢驗。

白龜山水庫； 旱限水位； 應(yīng)用

1 水庫旱限水位概念及確定方法

當(dāng)江河湖庫水位持續(xù)偏低，流量持續(xù)偏少，影響城鄉(xiāng)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等用水安全時，應(yīng)采取抗旱措施的水位為旱限水位，旱限水位是一種警示水位，水庫水位落到旱限水位時，應(yīng)考慮抗旱措施，旱限水位以下的庫容要有限制地使用。旱限水位的確定應(yīng)依據(jù)下游用水類型及方式，選擇水庫所承擔(dān)的供水任務(wù)作為主要指標(biāo)，結(jié)合設(shè)計來水情況進(jìn)行綜合分析，以逐月滑動計算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對應(yīng)的水庫水位作為依據(jù)，并考慮庫內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。

2 白龜山水庫旱限水位

2.1 白龜山水庫概況

白龜山水庫位于淮河流域沙潁河水系沙河干流上，壩址位于河南省平頂山市西南郊，距上游昭平臺水庫40km，與其形成梯級水庫，是一座以防洪為主、兼顧城市生活工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉供水的大(2)型水利工程，水庫控制流域面積2740km2，其中昭平臺以上1430km2，昭、白區(qū)間1310km2。該水庫于1958年動工，1966年竣工，“75.8”大水后，進(jìn)行了度汛加固，1998年10月開始又對水庫進(jìn)行全面的除險加固，2006年底除險加固完成。工程由攔河壩、順河壩、北副壩(待建)、攔洪閘、泄洪閘、北干渠首閘、南干渠首閘等主要建筑物組成。防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇設(shè)計，2000年一遇校核，設(shè)計洪水位106.19m，校核洪水位109.56m，興利水位103.00m，汛限水位102.00m，死水位97.50m，總庫容9.22億m3，興利庫容2.36億m3，死庫容0.66億m3。由于北副壩工程尚未建成，現(xiàn)階段汛限水位降低1.00m運(yùn)行，即目前汛限水位101.00m[1]。

2.2 白龜山水庫用水需求

水庫用水需求有：平頂山部分工業(yè)用水(姚孟電廠、平頂山東電廠等)，平頂山城市生活用水，白龜山灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水，水庫下游河道生態(tài)用水。

2.3 白龜山水庫旱限水位各項指標(biāo)分析

2.3.1 水庫來水分析與計算

依據(jù)河南省水利廳關(guān)于旱線水位確定的資料要求，水文系列時間區(qū)間為1990—2011年，統(tǒng)計白龜山水庫1990—2011年共計22年的來水量資料，進(jìn)行頻率計算，經(jīng)頻率優(yōu)化分析均值Ex=741.64，變差系數(shù)Cv=0.67，離差系數(shù)Cs=2.5Cv，按照偏旱年景75%設(shè)計頻率推算水庫來水量，經(jīng)計算為4.33億m3。

一般應(yīng)選取水庫相應(yīng)頻率下來水分布不均的不利年份作為典型年，然后采用同倍比放大法，求得xp在各月的分配值[2]。從來水統(tǒng)計看(見表1)，在該頻率下，1994年來水不均最不利，故最終選定1994年作為典型年。

2.3.2 城市需水

白龜山水庫城市需水量包括居民生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水，供水單位主要有：平頂山自來水廠、平煤供水總廠、平頂山東電廠、姚孟電廠、姚孟二電，白龜山水庫原規(guī)劃生活工業(yè)供水量為1.06億m3，但隨著平頂山城市的發(fā)展，城市居民增多，生活用水逐年增加，工業(yè)生產(chǎn)用水也不斷增加，根據(jù)統(tǒng)計的2000—2011年的供水資料顯示，城市生活及工業(yè)用水平均每年1.33億m3，超過了規(guī)劃用水量，且從2006年開始增加，至2008年達(dá)到最大1.48億m3，之后一直基本保持在這個用水量。因此該次計算的城市需水量擬采用2008—2011年4年的平均值1.47 億m3，月供水量也為4年各月平均值(見表2)。

2.3.3 農(nóng)業(yè)灌溉用水

白龜山灌區(qū)規(guī)劃灌溉面積50萬畝，現(xiàn)狀灌溉面積30萬畝，灌溉保證率為50%～75%，在2000年以前灌溉用水量較多，但近些年由于灌區(qū)內(nèi)作物種植結(jié)構(gòu)改變以及灌區(qū)續(xù)建配套和節(jié)水改造工程的實施，灌溉用水量明顯減少，統(tǒng)計2000—2011年實際灌溉用水量，平均年灌溉用水量0.4227億m3。由于農(nóng)作物生長不同階段需水不同，各月灌溉水量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)差異。因此，以歷年各月實際灌溉水量均值作為各月灌溉需水量(見表3)。

2.3.4 環(huán)境生態(tài)需水

該次統(tǒng)計采用水庫近10年平均來水量的10%計算，環(huán)境生態(tài)需供水0.7673億m3，各月平均0.064億m3。

2.3.5 取水口調(diào)查

各取水口高程見表4。

2.4 水庫應(yīng)供水量

根據(jù)《旱限水位(流量)確定辦法》，水庫各月應(yīng)供水量等于月用水總量(城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)需水之和)與水庫各月設(shè)計頻率來水量之差。當(dāng)來水量大于等于月用水總量時，水庫來水量滿足用水需求，水庫應(yīng)供水量為零。當(dāng)來水總量小于月用水總量時，其差值為水庫應(yīng)供水量。根據(jù)各月用水總量及各月水庫來水量分析計算，分別設(shè)定干旱預(yù)警期分一個月和兩個月，對應(yīng)以逐月滑動和兩個月滑動計算各月應(yīng)供水量，計算結(jié)果見表5。

2.5 旱限水位確定

水庫旱限水位逐月滑動計算時，水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對應(yīng)的水庫水位作為依據(jù)，并考慮庫內(nèi)取水設(shè)施高程等因素，綜合分析確定。

白龜山水庫按75%偏旱年景來水量逐月滑動計算，月最大應(yīng)供水量為5月的0.28億m3，水庫死庫容0.6624億m3，則應(yīng)供水量與死庫容之和最大值為0.9424m3，相應(yīng)水位98.56m。

按75%偏旱年景來水量兩個月滑動計算時，月最大應(yīng)供水量為5月初的0.4887億m3，則應(yīng)供水量與死庫容之和最大值為1.151億m3，相應(yīng)水位99.25m。

白龜山水庫供水重點為平頂山市居民生活用水，供水保證率要求較高，另外，從表4各取水口高程可以看出，取水水位較高，一般在98 .00～100.00m之間，綜合考慮白龜山水庫多年運(yùn)行情況和歷年各月最低水位出現(xiàn)概率，確定干旱預(yù)警期為兩個月，旱限水位99.50m，相應(yīng)庫容1.23億m3。

2.6 旱限水位合理性分析

根據(jù)白龜山水庫1990—2011年的歷年月、年最低水位資料，統(tǒng)計低于99.50m的各月出現(xiàn)次數(shù)及年出現(xiàn)次數(shù)(見表6)。

由表6看出，白龜山水庫各月最低水位低于旱限水位的情況主要出現(xiàn)在12月至次年4月。從年最低水位低于旱限水位的情況來看，在22年中，共7年最低水位低于旱限水位，出現(xiàn)頻率為32%，重現(xiàn)期約為3年一遇。旱限水位設(shè)置基本合理。

3 旱限水位實踐應(yīng)用

2013年12月17日白龜山水庫水位降至99.50m，管理局立即向平頂山市政府報告，如果不采取節(jié)水措施，白龜山水庫水位將在2014年3月底降至死水位，建議加強(qiáng)節(jié)約用水管理，嚴(yán)格控制用水，并儲備備用水源。平頂山市政府高度重視，于2014年1月13日下發(fā)通知，要求各部門加強(qiáng)節(jié)約用水管理，限制或暫停高耗水行業(yè)用水，園林綠化、市政道路和有條件的企業(yè)，最大限度使用再生水。1月14日，平頂山市政府又召開專題會議，研究解決市區(qū)供水工作。但即便采取了節(jié)水措施，庫水位仍于5月底接近死水位。正常情況下，5月15日已進(jìn)入汛期，水庫來水會逐漸增多，水庫水位會逐漸回升，干旱缺水現(xiàn)象會得到解決。但由于2014年遭遇特大干旱，在5月底從上游昭平臺水庫調(diào)水2000萬m3，7月18日水庫水位降至死水位，由于當(dāng)時昭平臺水庫也處于無水可調(diào)局面，南水北調(diào)水源地丹江口水庫水位也較低，水無法通過南水北調(diào)渠道自流輸水至白龜山水庫，因此白龜山水庫動用了死庫容應(yīng)急供水，直到8月下旬從丹江口通過南水北調(diào)渠道引水至白龜山水庫，用水緊張局面得到稍稍緩解。如果當(dāng)時在水位99.50m時沒有采取預(yù)警措施，動用死庫容時間將會提前，且動用的死庫容會更多，對水庫工程的危害也會更大，甚至?xí)霈F(xiàn)無水可供局面，城市居民用水將受到極大威脅，而提前預(yù)警之后，水庫水位直到5月底才接近死水位，剛好銜接至汛期。因此，實踐證明，99.50m的旱限水位是合理的。

4 結(jié) 語

本文通過對白龜山水庫入庫水量、城市生活工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、環(huán)境生態(tài)用水、取水口高程等進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用兩個月滑動計算的水庫應(yīng)供水量與死庫容之和最大值所對應(yīng)的庫水位為依據(jù)，確定了白龜山水庫旱限水位，實踐證明是合理的，但由于枯水期持續(xù)時間長，因此不可能整個枯水期采用一個固定水位予以控制，要結(jié)合水庫的實際情況及詳細(xì)的用水計劃等在今后的工作中將方案進(jìn)一步完善成熟，為水庫控制運(yùn)用、科學(xué)主動抗旱、研究旱情演變趨勢及指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要依據(jù)[1]。

[1] 陳何萱.白龜山水庫水資源量供需平衡分析[J].水利建設(shè)與管理,2011(11).

[2] 齊潤利,韓明海，崔躍強(qiáng).陸渾水庫旱限水位技術(shù)方案的分析與計算[J].人民珠江,2014(5).

Determination and application of drought limit water level in Baiguishan Reservoir

XU Zhangyao

(HenanBaiguishanReservoirAdministration,Pingdingshan467031,China)

Baiguishan Reservoir is a large (II) reservoir which is based on flood control and has functions of applying urban domestic and industrial water, agricultural irrigation water, etc. Drought years are frequent in recent years due to frequent extreme weathers. Baiguishan Reservoir river basin suffers from droughts for many years, thereby leading to certain influence on industrial and agriculture production as well as citizen domestic water in Pingdingshan. The reservoir storage water quantity, urban domestic industrial water, agricultural irrigation water, environmental and ecological water, water inlet elevation, etc. of Baiguishan Reservoir are analyzed statistically according to ‘Method of determining drought limit water level (flow capacity)’. Reservoir water level corresponding to the maximum sum of reservoir supply water quantity and dead storage in two-month sliding calculation is adopted as the basis for determining the drought limit water level of Baiguishan Reservoir. It undergoes the test of drought in 2014.

Baiguishan Reservoir; drought limit water level; application

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.04.009

TV697

B

1005-4774(2017)04- 0032- 05