淺議抗旱應急水源工程水量供需平衡分析計算

【摘要】基于抗旱應急水量供需平衡問題，結合利民水庫水源工程，在簡述其供水水源的基礎上，對抗旱應急需水量進行了詳細的計算，采取相應的分析與計算方法，得出該項目抗旱能力較好，可基本滿足灌溉與人畜生活用水需求的結論，并提出三點進一步提升抗洪能力的措施。

【關鍵詞】抗旱應急；水源工程；應急水量；供需平衡；分析計算

旱災是我國面臨的主要氣候災害之一，其會對經濟與社會發展造成嚴重的影響，對農業的影響更為嚴重。因此，為降低甚至消除旱災對生產生活的影響，對應急水源工程的水量供需平衡進行深入的分析顯得尤為重要。傳統的平衡分析僅僅考慮供水總量與需水總量，無法真實反映地區實際抗旱能力。為此，還需選取科學的方法對應急需水量實施準確的預測，并以此為依據開展平衡分析。抗旱應急水量指的是旱情發生時的供水量與需水量，可以對地區旱災發生時的供水能力與需水情況進行反映，進而從更深的層次評價其抗旱能力。

1、工程概況

利民水庫位于思南縣東南面大壩場鎮寨茵溝上，地理位置東經108°22′，北緯27°45′，距大壩場鎮14km，距思南縣城47km。水庫壩址以上干流河長2.3km，河流比降28.3‰，流域幾何特征值θ=7.01。集水面積5km2，多年平均徑流量288萬m2，基流為0.04 m3/s。水庫樞紐由大壩、溢洪道、放水隧洞、管理房及進壩公路組成。水庫正常高水位668.00m，設計洪水位669.00m（ P=2%），校核洪水位669.50m（ P=0.2%），死水位648.03m總庫容345萬m3，興利庫容305萬m3，死庫容5萬m3，原是一座以灌溉為主的小（一）型水庫，設計灌溉面積6785畝。

2、供水水源

本工程供水水源可以從爛田溝溪水或大溪溝溪水中選取，結合供水現狀得知，該水庫現有的水量是無法滿足需求的，需從大溪溝溪水等水源中引水。就水量而言，在引入爛田溝溪水或大溪溝溪水等水源后可以滿足實際需求。從項目投資的角度講，受益區主要水源來自于利民水庫，管路與相關配套設施均建成完好，功能也基本正常，在新建攔水堰以及引水渠中進行補水即可確保供水系統發揮最佳效益。但如果從大溪溝溪水中引水，則需重新建設攔水堰與供水管道，攔水堰斷面如圖1所示，而且當前的爛田溝水庫進行建設規劃，項目前期工作正有序開展，為避免出現重復，節約資源，本應急工程選定從爛田溝水庫中向利民水庫引水。

3、抗旱應急需水量計算

3.1 供水保證率與設計水平年

根據相關要求，設計保證率不能低于97%。現狀年取2015年，設計水平年取2025年。在對爛田溝實際流量進行確定的過程中，根據設計與計算規范，考慮到當地經濟發展與現有水資源條件，水庫灌溉的保證率需要達到80%，集鎮與農村供水的保證率為95%。

3.2 集鎮與農村人口飲用需水量預測

有效供水范圍內，人口總數為1.1萬人，其中集鎮人口9千人，農村人口2千人，牲畜共900頭。規劃水平年的供水總人口使用如下公式進行計算：

公式（1）中，代表設計年限末期總用水人數（單位：人）；代表有效供水范圍中常住人口數量（單位：人）；a代表人口增長率，取6%；代表設計年限；代表機械人口增長數量，本項目無需考慮這一增長率，但需對集鎮城鎮化進行考慮，取60%。

設計水平年的牲畜數量使用如下公式進行計算：

公式（2）中，代表設計年限末期總用水牲畜數量（單位：頭）；代表設計當年總牲畜量（單位：頭）；a代表牲畜增長率，取10%；代表設計年限。

3.3 引洪渠流量設計中蓄水量預測

（1）人畜生活用水量

農村人口生活用水的定額需根據相關技術規程確定，人畜生活用水量如表1所示。

（2）建筑用水量

建筑用水需根據相應技術規范中提出的具體要求進行預測，規范指出對于村莊而言，建筑用水需按照居民生活用水總量的5%-10%進行估算；集鎮則需按照居民生活用水總量的10%-15%進行估算；而建制鎮則應按照居民生活用水總量的10%-25%進行估算。經過一系列計算，項目區建筑用水總量169.1m3/d。

（3）其他用水量

相關技術規范指出，管網漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水與建筑用水總和的10%-25%進行估算，村莊取值相對較低，鎮區則較高。本工程供水范圍主要為農村，所以管網漏水等一系列其他形式的用水量可按照居民用水與建筑用水總和的15%進行估算，經計算，項目區其他用水量285.4m3/d。

（4）水廠自用水量

相關技術規范指出，水廠自用水量需按照居民用水、建筑用水以及其他用水總和的5%進行估算，經計算，項目區水廠自用水量109.4m3/d。

3.4 抗旱應急需水量預測

（1）人畜生活用水量

抗旱應急期間，生活用水定額明顯降低，居民用水定額下降至40L/人·日，大牲畜用水定額下降至30L/頭·日，而小牲畜則下降至15L/頭·日，通過計算，居民生活用水平均量690.4m3/d，牲畜用水平均量21.1m3/d。

（2）建筑用水量

抗旱應急期間不考慮建筑用水。

（3）其他用水量

根據上文得知，管網漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水與建筑用水總和的10%-25%進行估算，由于處在抗旱應急期間，所以建筑用水取居民用水與建筑用水總和的10%，即71.1m3/d。

（4）水廠自用水量

按照居民用水、建筑用水以及其他用水總和的5%取值，其中居民用水、建筑用水以及其他用水等均以抗旱應急定額為準，則抗旱應急期間的水廠自用水量為39.1m3/d。

根據作物生長規律，本項目抗旱應急為期兩個月，在此期間所有用水均采取應急定額，通過計算，抗旱應急期間的集鎮與農村總需水量為74.89萬m3。

4、水量供需平衡分析

項目區在97%設計保證率條件下的日枯流模數在2.73L/S·km2左右，總集雨面積9.3km2，日枯流來水量2000m3左右。計算得知，項目區日需水最大值僅為756.7m3，日枯流來水量遠超出這一需求，所以水源水量十分充足。

根據以上計算結果，利民水庫在97%設計保證率條件下的入庫徑流量為199.4萬m3，總需求量139.48m3。平衡計算依據的基本原則為：抗旱應急的兩個月中，選取《貴州省抗旱應急引水2015（引調提水）工程實施方案編制大綱》中提出的用水量定額，正常時期選取規范定額。利民水庫總來水量約156.4萬m3，為降低旱災造成的影響，抗旱應急期間需要先滿足人畜生活用水需求，然后再使用多余的水進行灌溉，按照以上定額進行計算得知，在抗旱應急期間，用于人畜生活飲用和爛田溝引洪渠引入水量進行計算時的水量基本一致，但灌溉面積減少約825畝。基于此，提出幾點抗旱應急措施：

（1）將水庫死庫容視作備用水源。結合過去積累的抗旱經驗，在出現較為嚴重的旱情時，可將一部分死庫容作為應急水源，同時對水庫實施配套改造，臨時轉變水庫的供水方式和功能，以此滿足項目區農業灌溉、人畜飲水等方面的需求。

（2）對已經損壞或報廢的水井實施修理和改造，將其視作應急水源。項目區現有多處水井，其中約有25%都已經報廢，喪失供水能力。可在條件允許的情況下修復報廢水井，并在豐水期回灌，用于抗旱應急期間輔助供水，以此進一步提升抗旱能力。

（3）就目前來看，供水系統聯網以“地表——地表”或“地表——地下”兩種形式為主。若采取“地表——地表”的聯網形式，將主要水庫當作調節中心，其余水庫作為補充，構成一套和原有系統相互協調的全新體系，可起到大幅提升實際供水量的作用。

結束語

通過水源工程的有序開展與穩定實施，思南縣旱災造成的影響顯著降低，人畜生活、農業灌溉等均可在抗旱期間保持正常，水量供需趨于平衡，加之供水系統聯網、備用水源等方法的使用，其抗旱能力得到了大幅的增強，印證了項目收獲了巨大的成功，為當地經濟發展做出了卓越的貢獻，還可為相似的工程項目提供參考和借鑒。

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作者簡介：

張小華（1982-）女，漢族，大學本科學歷，貴州福泉人，主要從事工程水文分析計算等方面的工作。