特別干旱期的漳河上游水量調(diào)度研究

李元?jiǎng)祝?勇，吳勇進(jìn)

（1.河北工程大學(xué)，河北邯鄲 056000；2.海河水利委員會(huì)漳河上游管理局，河北邯鄲 056006）

1 漳河上游地區(qū)概況

漳河上游地區(qū)位于華北地區(qū)河北、河南和山西三省接壤處，人均水資源量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，已建水利工程眾多，水資源開(kāi)發(fā)利用程度很高。流域內(nèi)水資源利用效率較低，萬(wàn)元產(chǎn)值用水量是海河流域平均水平的2倍以上，另外流域內(nèi)水資源統(tǒng)一管理程度低。漳河上游管理局直管清漳河匡門(mén)口水文站以下、濁漳河侯壁水電站以下至漳河干流觀臺(tái)水文站以上的108.4 km河段，區(qū)間流域面積1 664 km2。

1977年以來(lái)，漳河上游地區(qū)的降水量比前期下降10%以上，河道基流下降40%以上，干旱年份更為突出，而且來(lái)水主要集中在汛期和非灌溉季節(jié)。主要缺水區(qū)是下游河南、河北兩省的四大灌區(qū)和沿河村莊。區(qū)域水資源供需矛盾突出，水事糾紛頻發(fā)。

2 漳河上游地區(qū)水資源調(diào)度原則

（1）總量控制、斷面流量控制、分級(jí)管理、分級(jí)負(fù)責(zé)。

表1 干旱指標(biāo)分類(lèi)及缺點(diǎn)、適用性分析

（2）統(tǒng)籌兼顧三省用水，保證河道有一定基流。

（4）水力發(fā)電調(diào)度服從防洪調(diào)度和上述用水要求。

3 漳河上游地區(qū)特別干旱期的確定

3.1 干旱等級(jí)劃分

干旱一般劃分為5個(gè)等級(jí)：正常或濕澇、輕度干旱、中度干旱、嚴(yán)重干旱、特大干旱。特別干旱期指發(fā)生嚴(yán)重干旱和特大干旱的時(shí)期，特殊情況下（如作物的水分臨界期）考慮中度干旱期甚至輕度干旱期。

3.2 干旱指標(biāo)簡(jiǎn)介

干旱指標(biāo)是衡量干旱程度的基本工具，如果干旱指標(biāo)選用客觀合理，那么就能準(zhǔn)確地反映干旱過(guò)程，同時(shí)對(duì)于干旱條件下的水量分配起到關(guān)鍵作用。由于影響干旱的因素很多，各地氣候、地理?xiàng)l件差異很大，所以確定一個(gè)能準(zhǔn)確反映漳河上游區(qū)域內(nèi)的干旱指標(biāo)至關(guān)重要。干旱指標(biāo)分類(lèi)及缺點(diǎn)、適用性分析，見(jiàn)表1。

3.3 干旱指標(biāo)的確定

對(duì)比分析以上各指標(biāo)，選定水文干旱指標(biāo)中河道來(lái)水量距平百分率作為評(píng)定漳河上游地區(qū)干旱等級(jí)的指標(biāo)性依據(jù)。流域來(lái)水?dāng)嗝鏋闈嵴暮雍畋跀嗝婧颓逭暮涌镩T(mén)口斷面，分析兩站水文資料并用P-Ⅲ曲線(xiàn)進(jìn)行頻率比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)侯壁流量資料在一定誤差范圍內(nèi)滿(mǎn)足頻率分析結(jié)果，而匡門(mén)口已知資料年際變化過(guò)于劇烈（其最大年徑流與最小年徑流的比值為269），并且爭(zhēng)水矛盾區(qū)主要集中于濁漳河侯壁以下至漳河干流合漳村，因此選定侯壁水文站為監(jiān)測(cè)斷面。河道來(lái)水量距平百分率與干旱等級(jí)關(guān)系，見(jiàn)表2。

河道來(lái)水量距平百分率計(jì)算公式為：

式中：Rw為當(dāng)前河道來(lái)水量（m3/s）；Ro為多年平均河道來(lái)水量（m3/s）。

表2 河道來(lái)水量距平百分率與干旱等級(jí)關(guān)系

（1）灌溉期的特別干旱期確定。根據(jù)漳河上游地區(qū)實(shí)際情況，確定每年3—6、11月為灌溉期。灌溉期內(nèi)侯壁的多年平均來(lái)水量，見(jiàn)表3。灌溉期干旱程度劃分，見(jiàn)表4。

表3 1995-2013年間灌溉期侯壁斷面月均流量m3/s

表4 灌溉期干旱程度劃分m3/s

依此指標(biāo)將3—6、11月的嚴(yán)重干旱期侯壁河道來(lái)水量的最大值作為界定特別干旱期的臨界值，小于此最大值即為進(jìn)入特別干旱期，連續(xù)3 d小于此最大值則依調(diào)度方案實(shí)施調(diào)度。

根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2000—2014年，德國(guó)生活垃圾年產(chǎn)生量為5.0×107t左右，整體變化不大，2002年達(dá)到高峰值5.277 2×107t。2014年德國(guó)生活垃圾產(chǎn)生總量為5.110 2×107t，人均生活垃圾產(chǎn)生量約633 kg/（a·人），即1.73 kg/（d·人），其中剩余垃圾量為0.48 kg/（d·人）。

（2）非灌溉期的特別干旱期確定。研究區(qū)域內(nèi)，非灌溉期用水量遠(yuǎn)少于灌溉期用水量，且侯壁斷面多年平均非灌溉期來(lái)水量約為全年來(lái)水量的70%，據(jù)此將非灌溉期的特別干旱期臨界值取為70%枯水年條件下的侯壁斷面來(lái)水量（即河道來(lái)水量距平百分率為-70%）。

侯壁斷面1995—2013年的多年平均來(lái)水量為12.68 m3/s，故非灌溉期的特別干旱期侯壁斷面來(lái)水量臨界值為3.80 m3/s，小于此值即為進(jìn)入特別干旱期，連續(xù)3 d小于此值則依調(diào)度方案實(shí)施調(diào)度。

4 漳河上游地區(qū)水資源調(diào)度方案

4.1 調(diào)度依據(jù)

（1）《國(guó)務(wù)院批轉(zhuǎn)水利部關(guān)于漳河水量分配方案請(qǐng)示的通知》（國(guó)發(fā)〔1989〕42號(hào)）。

（2）水利部《關(guān)于漳河侯壁、匡門(mén)口至觀臺(tái)河段治理規(guī)劃的批復(fù)》（水利部水規(guī)計(jì)〔1997〕275號(hào)）。

（3）海委2003年《漳河上游水資源規(guī)劃（報(bào)批稿）》。

4.2 調(diào)度范圍

漳河上游水量調(diào)度范圍為漳河干流岳城水庫(kù)以上河段，侯壁、匡門(mén)口水文斷面以上的控制性水庫(kù)、水電站、灌區(qū)、引（調(diào)、提）水工程等。范圍內(nèi)共設(shè)紅旗渠渠首、紅旗渠入境、石城電站、天橋源渠、白芟一道、白芟二道、躍進(jìn)渠、大躍峰渠、小躍峰渠9個(gè)渠道控制計(jì)量斷面。

4.3 制定方案思路

特別干旱期時(shí)區(qū)域內(nèi)來(lái)水量遠(yuǎn)小于需水量，應(yīng)考慮：先保障流域生活生態(tài)用水，減少生產(chǎn)用水；實(shí)施調(diào)水，增加來(lái)水量；將用水缺口平均分配，減少水事糾紛；科學(xué)調(diào)度，避免水量浪費(fèi)。

方案1：限區(qū)保村。限制灌區(qū)跨流域調(diào)水，保障沿河村莊的生產(chǎn)生活用水。

方案2：跨省有償性調(diào)水。由漳河上游管理局組織，分別與山西省長(zhǎng)治市水務(wù)局、漳澤水庫(kù)管理局、四大灌區(qū)、岳城水庫(kù)等用水戶(hù)簽訂跨省調(diào)水合同。以特別干旱期的河道來(lái)水量為臨界值，議定水價(jià)，確定水量，由上游水庫(kù)放水，實(shí)施缺水性調(diào)水。

方案3：分時(shí)段集中供水。對(duì)河南、河北兩省實(shí)施輪灌，依照《國(guó)務(wù)院批轉(zhuǎn)水利部關(guān)于漳河水量分配方案請(qǐng)示的通知》和各灌區(qū)灌溉面積分時(shí)段分水，限制部分（如河南省）灌區(qū)引水的同時(shí)，集中向其他（如河北省）灌區(qū)引水。針對(duì)躍進(jìn)渠灌區(qū)工程老化按水量分配方案難以引水的實(shí)際情況，采取限制紅旗渠、天橋源渠、白芟一二道渠引水，集中為躍進(jìn)渠灌區(qū)輸水。

方案4：水權(quán)轉(zhuǎn)換。將流域內(nèi)發(fā)電用水轉(zhuǎn)換為灌區(qū)灌溉用水，采取有償性水權(quán)轉(zhuǎn)換，由灌區(qū)支付一定費(fèi)用補(bǔ)償電站。由小躍峰灌區(qū)補(bǔ)償徐家灘電站，將徐家灘電站發(fā)電用水轉(zhuǎn)換為小躍峰渠灌溉用水。由紅旗渠補(bǔ)償石城村電站，將石城村電站發(fā)電用水轉(zhuǎn)換為紅旗渠灌溉用水。

5 結(jié)語(yǔ)

漳河上游地區(qū)由于水資源利用程度很高，遇特別干旱期時(shí)水資源供需矛盾突出。因此，合理劃分干旱等級(jí)，界定特別干旱期，確定需水缺口，對(duì)特別干旱期內(nèi)的水量調(diào)度具有指導(dǎo)意義。水量調(diào)度方案應(yīng)遵循調(diào)度原則，具有針對(duì)性、時(shí)效性，統(tǒng)籌考慮9個(gè)渠道控制計(jì)量斷面的實(shí)際情況，在遇特別干旱期來(lái)水不能滿(mǎn)足各渠道引水需求時(shí)，采取相應(yīng)措施填補(bǔ)用水缺口，緩解供需矛盾。另外，應(yīng)修繕老化渠道，推廣新型節(jié)水設(shè)備，提高漳河上游地區(qū)的灌溉水利用系數(shù)。