淺談洋泉水庫興利調度方式在抗旱減災方面的應用

摘要:文章認真分析洋泉水庫灌區干旱的成因、規律、特點和危害;圍繞如何開展興利調度。靈活運用降雨徑流預報相結合的方法,推求水庫的年月來供水的過程,點繪年興利調度線(即興利調度圖),進行水庫的興利年調節計算。文章針對水庫灌溉制度的環節,提出了加強管理的一些見解。

關鍵詞:洋泉水庫;興利調度;灌區管理

中圖分類號:S273文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)20-0041-02

常寧市境內丘陵起伏,河谷縱橫,地勢南高北低。汛期降水較集中,非汛期降水偏少,豐枯流量懸殊,年水位變幅大。全市土地總面積2055.4平方公里,總人口83.19萬人,轄23個鄉鎮。洋泉水庫位于湖南省常寧市,壩址坐落在湘江一級支流宜水上游的洋泉鎮孟家堰,興建于1966年,1974年建成。是一處以灌溉為主,結合防洪、發電、養魚、旅游等綜合利用的水利工程,設計灌溉11個鄉鎮16.29萬畝農田,擔負常寧市城區近10萬人口及洋泉水庫下游近30萬人口、25萬畝農田的防洪保安重任。

一、基本情況

洋泉水庫大壩為黏土心墻砂殼壩,庫區控制集雨面積145平方公里,壩高49.5米,裝有2孔高×寬=9.3米×10米的鋼質弧形閘門,用以調節水庫水量,設計正常水位158.50米。相應庫容4585萬m³,興利庫容4285萬m³,屬年調節水庫。現有裝機容量2765千瓦。

二、地理特性與氣候因素

洋泉水庫灌區為低矮丘陵,水源短缺,屬于衡邵干旱走廊。由于地形起伏,地表受熱不勻,引起小范圍的氣

流,常被強暖氣流所盤踞,且頻繁地與北方冷空氣交鋒,導致汛期降雨集中。據資料記載,在年降雨量與產水量接近多年平均降雨量1632.5毫米,產水量1.56億m³的年份,每年汛期將有2000萬～4000萬m³洪水棄出,造成嚴重的汛澇。但是,到六月底七月初暖氣團最后一次決戰,冷空氣被迫北退,于是暖空氣一舉獨霸天地,晴熱少雨天氣隨之開始,從夏秋之交至九月中旬,降雨量顯著減少,干旱明顯、氣溫高、蒸發量大,農作物生長與灌溉缺水的矛盾異常突出,對農業生產最為不利,這時如果水庫沒有調蓄足夠的水量,滿足灌溉需水要求,將會導致嚴重干旱災害。如:工程未建前的1963年,干旱時間長達165天,不少山塘、水庫干涸,溪河斷流。全灌區受災面積4.80萬畝,減少糧食592.5.萬公斤。建庫后,呈明顯的氣候差異,根據觀測資料,對庫區和灌區兩個不同的區域,進行對比計算如下表:

三、切實落實措施,確保興利除害

根據水庫防洪任務大、抗旱任務重的實際情況,堅持兩手抓:一是汛期認真開展洪水調度,結合徑流預報方法。掌握時機,到雨季即將結束的最后一場雨,力爭將庫水位蓄至正常水位以上;二是雨季結束后,即投入緊張的抗旱階段,利用科學的方法調配水源,抗旱服務一條龍的服務體系,我們的具體措施如下:

(一)編制興利調度線

由于實測系列資料短缺,難以開展典型年的興利調節計算,只能利用本流域20多年的降雨資料,用“五年滑動平均序列法”,進行當年的月年降雨量預報估算來水過程,編制年度供水計劃,現以2005年興利調節計算為例。我們的步驟是:

1. 水庫來水量估算,運用本庫建立的降雨徑流相關圖,以預報的各月降雨量(P),由月降雨量,查相關圖得月徑流深/(R),即可求得各月來水量,計算公式是W=0.1R·F;式中:W——月來水量(萬m³),R——月徑流量(毫米),F——水庫集雨面積(平方公里)。

2. 水庫供水量估算。對灌溉為主的水庫,主要是要確實灌溉用水量,在編制供水計劃時,為預報當年灌溉用水過程,利用本灌區多年實踐推得的月總耗水定額1065m³/畝,與逐月降雨量預報值,考慮降雨的田間有效利用系數0.7及渠系輸水損失后,運用公式W供=(E-0.667a田間·P)·A/η渠系;式中:W供——水庫月供水量(萬m³)。E——作物月耗水定額(m³/畝);a田間——降雨的田間有效利用系數;P——月降雨量(毫米)。η渠系——渠系水有效利用系數;A——灌區現灌溉面積(萬畝)。

3.興利調度線的繪制與應用。根據上述兩種方法預報的逐月降雨量所求得的月來水量、供水量。列表計算,從2005年1月1日的蓄水位147.81米,相應庫容2496萬m³,順時序進行水量平衡計算,遇余相加,遇虧相減,求得各月末庫水位,由此繪出的興利水位過程線。為解決水庫水量的調、蓄、棄等矛盾,當調節的水位到四月底達到158.50米,相應庫容4585萬m³,一直到7月初,這段時期就應把握住3000多萬m³的洪水棄出,到6月底7月初最后一場雨,就是扣住洪尾,將庫水位控制在正常水位以上,留足灌溉用水;到八月份,降雨明顯減后,充分利用汛期調蓄的水源,加大供水,滿足灌溉供水需要。

4. 抗旱能力圖表的編制與應用。據編制的興利調度圖,已算清了幾筆大賬可隨時根據庫水位的高低、蓄水量的多少,計算出可用作灌溉的水量,計算在水庫現有蓄水情況下,如不下雨,還可抗旱多少天,據灌區用水資料分析計算,一般每畝水稻每天需要的水量約為9.3m³,渠系水有效利用系數為0.7,利用庫容曲線,編制水庫抗旱能力計算表和抗旱能力圖,使用時可由調節的水位直接查得抗旱天數。嚴重的2005年年初,經預報分析計算,汛期將有3909.7萬m³余水棄出,而實際棄出3564.8萬m³,到八月份降雨量明顯減少時,這段時期(8~12月份),預報的來水量只有1425.4萬m³,僅占年來水量的9.2%,而供水量則需4710.3萬m³,是來水量的3.3倍。水庫虧水3284.9萬m³,經興利調節到2005年1月1日水庫蓄水量2550.8萬m³,水位調控在149.92米可保證不降雨情況下的抗旱天數29天,水庫水位庫容與同期比較,水位高3.11米,庫容多597.8萬m³,水庫依然沒有出現缺水現象,使整個灌區的大旱之年不見旱,奪得當年的大豐收,僅糧食增產就獲利79.5萬元。

(二)深化管理機制,強化管理意識

根據洋泉水庫工程與灌區的客觀實際,為確保庫水高效率的輸入田間,以滿足作物生長需要,光依賴水庫興利科學調度,如果沒有一個強有力的抗旱服務實體與嚴格的管理制度,要在灌溉面積10.19萬畝,通水總長480.6公里這樣一個廣闊范圍內,搞好灌區的管理工作是困難的,只有緊緊領先灌區范圍內的區、鄉(鎮),村管機構,形成一個強有力的抗旱服務實體,尤其產生灌區代表大會代表,成立灌區代表會,每年定期召開1～2次會議,就如何立足抗旱減災,管好用好水庫供水資源,搞好渠道的配套與維修,擴大灌溉面積,充分發揮工程效益等問題的分析,制定嚴格的管理制度,為灌溉用水制度、水費收費制度、維護渠道安全運用的獎罰制度,使整個灌區管理工作制度化。

四、措施有力、開拓效益

工程運行以來,由于我們在科學調度上與嚴格的管理制度上下大工夫,興利調度措施有力,水庫的調蓄能力,復蓄指數由原來的1.40提高到2.66 ,水資源的利用率由原來的53%提高到91%,增加灌溉面積1.22萬畝;灌溉效果顯著,從工程配套以來灌區共增產糧食15.0億公斤。到2005年糧食平均單產達1050公斤,與70年代相比,單產翻了兩番,產值由1977年35.48萬元的基礎上,到2005年總產值躍到146.50萬元,利潤由1977年0.72萬元,到2005年躍到110.79萬元。2006年比2005年又邁進一步,產值達158.94萬元,2007年在2006年的基礎上又有新的進步,完成產值176.5萬元。今年又要邁大步,力爭跨過200萬元大關。

作者簡介:何建輝(1974-),男,湖南衡陽人,常寧市洋泉水庫管理局水利助理工程師。