城背后水庫供水調度分析

周艷飛

（貴州拓土資源開發有限公司，貴州 貴陽 550000）

城背后水庫供水調度分析

周艷飛

（貴州拓土資源開發有限公司，貴州 貴陽 550000）

為探明城背后水庫供水調度有效性，實現充分發揮供水調度重要作用的目標。在無水庫供水情況下對可靠度及缺水進行分析的方法，驗證水庫供水調度方案的有效性。結果表明，水庫調節在降低缺水率方面有重要作用，而且該地區水資源存在良好開發潛力，最終得出為滿足地區生產生活供水需求，應采取必要的水庫調節策略，IV號水平年以后需要新建水源來滿足未來的用水需求以及當地資源開發潛力巨大。

城背后水庫；供水可靠度；缺水指數；供水調度

城背后水庫是一座以農田灌溉為主兼有防洪功能的小（二）型水利工程。水庫設計資料特征指標為：水庫總庫容28.92萬m3（除險加固后計算），其中興利庫容19.69萬m3，死庫容1.75萬m3。設計灌溉面積665畝，有效灌溉面積665畝。為了對該水庫供水調度方案的有效性進行驗證，根據城背后水庫實際情況，采用供水可靠度與缺水指數兩項指標，對供水調度方案進行綜合分析。

1 用水量分析

城背后水庫原設計正常蓄水位1654.3 m，正常蓄水位以下庫容20.3萬 m3，死水位1647.7 m，死庫容1.75萬 m3，興利庫容18.55萬m3，設計灌溉面積665畝，實際灌溉面積350畝。

城背后水庫壩址以上流域無人飲、農田灌溉用水需求,故壩址以上流域耗水量可視為零。

根據《灌溉與排水工程設計規范》（GB50288-99），考慮到社會經濟發展和本地區水資源條件，灌溉保證率取80%。參考《節水灌溉技術規范》（SL207—98），灌溉水利用系數根據貴州水資源綜合規劃水資源現狀調查取用0.45。

根據《貴州省行業用水定額》（BD52/T725-2011），普安縣屬農業灌溉Ⅳ區，結合當地的干旱情況、降水情況，項目區灌溉對象主要是以水稻為主，水稻復種油菜，復種指數1.8。水稻灌溉模式為“淺～深～淺”常規灌溉模式，P=80%凈灌溉定額為340 m3/畝；油菜灌溉模式為溝灌，P=80%凈灌溉定額為95 m3/畝。

2 無水庫供水

2.1 可靠度分析

可靠度可用以下公式表述：

式（1）中，Pr[Q≥q]表示需水量在實際供水量下的超越幾率[1]。根據流量指標的超越幾率，計算五個水平年。由無水庫供水可靠度的分析結果可知，隨著需水量的不斷增大，供水可靠度不斷減小。各個水平年在12月～3月的可靠度低于15%，可靠度超過50%的月份為4月、5月、7月、9月和10月，其它月份可靠度均相對較低。由此可以看出，在無水庫的條件下，實際用水主要會受到徑流的影響，在這種情況中城市供水將很難得到保障。對此，需借助水庫對徑流豐枯變化實施調節，確?？煽慷仍诿總€月份都可以達到較高保證值，從而滿足用水需求。可靠度分析適用于對資源的調配方案實施檢驗，在實際情況中，只有每個月的供水都可以滿足相應要求，才能認定為是一個合理的調配方案[2]。

2.2 缺水分析缺水分析選用的評定標準為缺水指數，其可被定義為：

式中，SI年為無因次單位；Ny為總年數。

當缺水指數為1時，表示的是在10%缺水率情況下的出水量。根據式（2）算出各個水平年對應的缺水指數，計算結果如表1所示。

表1 無水庫供水條件下的缺水指數計算結果

采用歷史徑流數據對未來的缺水狀況進行考察，在無水庫供水的條件下，所有水平年的實際缺水指數均在1.0以上，且上升幅度十分顯著，說明當前已無法滿足需水要求。

3 水庫供水調度

為方便調度和實際操作，采用聯合仿真調度方式，同時根據歷史數據加以驗證，以算出不同調配方案對應的缺水指數[3]。

3.1 調度原則

（1）優先使用河川進行引水，再使用水庫進行蓄水，盡量多蓄水，減少棄水。

（2）采取聯合調度策略。

3.2 結果分析

來水過程，主要利用月徑流的實測過程，并充分結合水庫實際運行特征，而模擬調度須按照水文年度實行。需水依舊采用水平年，針對水庫調度方案的可靠度與缺水指數分析結果為：實際供水可靠度有明顯提升，雖然某月份的可靠度為0.46，但其對應V號水平年，其余水平年的實際可靠度均可超過0.9。IV號水平年僅有3月可靠度低于0.8，為0.74，但年均可靠度可達0.87；V號水平年的年均可靠度可以達到0.76，仍高于無水庫供水條件下的平均水平。水庫供水條件下的缺水指數計算結果如表2所示。

表2 水庫供水條件下的缺水指數計算結果

由表2可以看出，缺水指數與需水量成正比關系，當年缺水指數為1.01時，即IV號水平年，其產生缺水現象，說明該調配方案實際供水量可保持到IV號水平年。

在計算缺水指標的過程中，為明確不同方案對應的最佳需水規模，可取缺水指數為1.0進行反推計算。計算結果已在表2中給出，如果年缺水指數取1.0，則相應的月缺水指數為3.72，說明想要滿足IV號水平年及其以后用水要求，需開設額外供水工程[4]。

通過對無水庫供水條件下缺水指數計算結果與水庫供水條件下缺水指數計算結果的對比可知，當無水庫供水時，各個水平面的年均缺水率保持在17.18%～31.43%范圍內；而在聯合調度方案下，各個水平年的年均缺水率降低至0.18%～11.04%，可以看出水庫調節在降低缺水率方面所起到的重要作用。除此之外，再從水庫供水條件下缺水指數計算結果的棄水量指標角度看，聯合調度模式下的V號水平年年均棄水量已突破20000萬m3，說明該地區的現狀水資源仍具備一定開發潛力[5]。

4 結論

（1）通過城背后水庫現狀分析可知，其在自然情況下的徑流分布不均，來水主要集中在7～10月份，其來水量占總量近七成。統計表明，在無水庫供水條件下，不僅供水可靠度小于0.1，而且缺水指數也遠在1.0以上。由此可見，為滿足基本供水需求，必須采取水庫調節策略。

（2）采用仿真調度模式對當地的供水系統實施仿真調度，實行聯合調度形式。根據水庫供水條件下的缺水指數計算結果可知，IV號水平年產生缺水現象（缺水指數為1.01＞1.0），說明該調配方案實際供水量可保持到IV號水平年，同樣也預示著IV號水平年以后需要新建水源來滿足未來的用水需求。另外，聯合調度模式下的V號水平年年均棄水量已突破20000萬m3，說明該地區具有良好資源開發潛力。

[1]曾祥，胡鐵松，郭旭寧，方洪斌.并聯供水水庫解析調度規則研究II:多階段模型與應用[J].水利學報,2016,10(11):12-13.

[2]尹正杰，王小林，胡鐵松，吳運卿.基于數據挖掘的水庫供水調度規則提取[J].系統工程理論與實踐,2016,11(08):129-135.

[3]王海潮，來海亮，尚靜石，陳建剛，張書函.基于MIKEBASIN的水庫供水調度模型構建[J].水利水電技術,2014,12(02):94-98.

[4]黃強，黃文政，薛小杰，王義民.西安地區水庫供水調度研究[J].水科學進展，2015，11(06):881-886.

[5]王小林，成金華，尹正杰，胡鐵松.人工免疫識別系統提取水庫供水調度規則的性能分析[J].系統工程理論與實踐,2014,12(10):129-137.

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2017-07-26

周艷飛（1989-），男，貴州習水人，助理工程師，主要從事水文設計工作。