論述水庫興利調節的確定方法

摘 要：天然情況下的河川徑流，有著年內和年際的變化，且地區間的分布也不均衡，因此無法滿足國民經濟各用水部門對水資源利用的要求。需要通過水利工程的控制和調節，來重新分配河川徑流的時空分布，以解決來用水在時間與數量上不相適應的矛盾。這種利用專門的水工建筑物（如大壩、水庫和渠道等），來重新分配河川徑流，以適應需水過程的措施稱為徑流調節。其中，為減免洪水災害，在汛期攔蓄洪水、削減洪峰的調節稱為防洪調節；為了滿足于用水部門需水要求的調節稱為興利調節。

關鍵詞：水庫調節；分類；重要性

1 水庫興利調節的意義與分類

攔河壩將天然徑流蓄存，便形成水庫。修建水庫是進行徑流調節的主要措施。所謂水庫的興利調節，就是當來水大于用水時，水庫將多余的水蓄存起來，等到來水小于用水時，再放水補充，以滿足興利部門的用水要求。水庫的蓄泄，隨來水與用水的變化而變化。由庫空到蓄滿，再放空，循環一次所經歷的時間，稱為調節周期。按調節周期的長短，可分為日調節、周調節、年調節和多年調節。

2 水庫興利調節所需的基本資料

水庫的興利調節，是通過水庫的蓄泄操作使來水過程適應需水過程的要求。因此，調節計算所需的基本資料包括有河川徑流過程、興利部門的用水過程和水庫的特性資料。河川徑流過程，即來水資料，是興利調節的基本依據。由于水文現象的隨機性和多變性，通常只能由以往的徑流資料來預估水庫運行期間的水文情勢和來水特性。即通過前面所述的水文分析計算方法，來得到水庫設計運行中的設計來水過程。興利部門的用水要求，即用水資料，是興利調節的又一依據。為了確定用水過程，需要了解與掌握用水部門的用水情況，以及當前和遠景的發展計劃。在用水調查的基礎上，做出用水預測，得出水庫設計與運行中的設計用水過程。水庫的特性資料，主要是水庫的面積、容積特性、蒸發和滲漏損失，以及淤積、淹沒和浸沒資料等。這些資通常是根據庫區的地形資料，以及淹沒和浸沒損失的社會調查材料來分析確定的。上述資料，直接影響著水庫興利調節計算的精度，應力求可靠和準確。并需要根據設計階段和運行階段的變化情況，及時做出修正和補充。水庫興利調節的計算過程，實質上是水庫蓄泄水量的計算過程。

3 設計保證率的選擇

修建水庫進行徑流調節，以滿足國民經濟各部門的需水要求時，需要確定水庫的規模。規模的大小，與保證正常用水的程度有關，由于河川徑流的多變性，如果對出現機會很少的特枯水年份也要保證興利部門的正常用水，則工程的規模就需要很大，相應投資也很多。這顯然是不經濟的。為了避免因工程規模過大而帶來過大的耗費，一般不要求在工程的全部運行期間都能絕對地保證正常用水，即可以允許在非常情況下減少用水或斷水。這樣，就引出了確定水利工程規模的設計保證率的概念。

3.1 設計保證率概念

設計保證率，是指多年期間，用水部門的正常用水得到保證的程度。它是設計的正常用水保證率的簡稱。以p（%）來表示。

設計保證率通常有年保證率和歷時保證率兩種表示方法。

即：p年=正常用工作年數/（運行年數+1）×100%

P歷時=正常用工作年數（日數）/運行總歷時（日數）×100%

式中的正常工作年數是指總年數中除去正常用水無法保證的破壞年份后的年數。而所謂破壞年份則不論缺水持續時間的長短和缺水數量的多少，凡是出現不足正常用水情況的年份均包括在內。對于灌溉保證率常用p年的式子表示，而對于航運和發電保證率多用P歷時式子表示。設計保證率的選定，實質上是一個確定縮減用水合理程度的經濟權衡問題。

3.2 灌溉設計保證率的選擇

灌溉設計保證率，應結合灌區的水利土壤情況、作物種類、氣象水文條件、水量調節程度和國家對當地農業生產的要求等因素分析確定。一般的原則是；南方地區高于北方地區；自流灌高于提水灌；遠景規劃工程高于近期工程；大型工程高于中小型工程。

3.3 水力發電調保證率的選擇

水電站的設計保證率，主要根據水電站所在電力系統的負荷特性一、水電容量的比重、水庫的調節性能、水電站的規模及其在電力系統中的作等因素來確定。

其他興利部門的設計保證率，也可參照有關規范選用。城市與工業供水的設計保證眩一般較高，為95%～99%。般運的設計保證率為90～99%

4 水庫興利調節計算

水庫的興利調節計算，所要解決的課題，主要有以下三種情況：根據來水、用水和調設計保證率，確定所需要的興利庫容；根據來水、興利庫容和設計保證率，核定水庫的供水能力即可供水量；根據來水、用水和興利庫容，校驗水庫供水的保證率。在規劃設計階段，往往是第一類課題，即在死水位已經選定的情況下，通過興利調節計算，來確定水庫的興利庫容和相應的正常蓄水位。水庫興利調節計算過程，實質上是水庫蓄水量的計算過程。其計算原理，就是水庫的水量平衡。即計算時段內進出水庫的水量差，等于水庫蓄水量的變化。可用如下水量平衡議程式表示：

式中：△V-計算時段△t內水庫蓄水量的變化，蓄為正、泄為負；Q-計算時段△t內的平均入庫流量；q-計算時段△t內從水庫取用及消耗的平均流量，包括各興利部門的用水流量、蒸發損失及滲漏損失量，以及水庫蓄滿后的無益棄水量等。

計算時段△t的長短，應根據調節周期劃分為若干個計算時段逐時段進行的，調節周期一般不采用通常的日歷年度，而采用調節年度（又稱水利年度）。所謂調節年度，是指水庫自蓄水之日起至放空之日止，以蓄泄財期劃分的年度。即以水庫蓄泄過程的一次循環作為一年的起迄點，調節年度一般為12個月。

水庫的蓄泄過程稱為水庫的運用。在整個調節年度內，按照來水和用水過程的配合情況，年調節水庫可分為一回運用、兩回運用和多回用。

水庫的調節計算一般采用列表法調節計算，該法是在來水、用水已知的情況下，用列表的方式，逐時段求解水量平衡方程，以不熟得不庫蓄泄過程和所需的興利調節庫容。由于它較為嚴格細致地考慮各種水量損失，因此比較常用。其具體的計算方法可查閱中國水利水電出版社出版的《工程水文及水利計算》一書。

參考文獻

[1]工程水文及水利計算[Z].中國水利水電出版社.