簡(jiǎn)述提水泵站可供水量計(jì)算

【摘要】可供水量是水利工程發(fā)揮興利作用的主要參數(shù)，是工程在滿(mǎn)足其他用水戶(hù)用水需求的情況下，保證河道生態(tài)環(huán)境用水，通過(guò)工程措施可提供開(kāi)發(fā)利用的水量。其有兩個(gè)必要條件，一個(gè)是工程措施，一個(gè)是可取用水量。二者相互依存，工程措施保證可取到水量，而可取用水量決定了工程措施的方案及規(guī)模大小。

【關(guān)鍵詞】提水泵站；供水量； 可取用水量

前言：

引提水工程可取用水量的計(jì)算，在實(shí)際工作中有多種方法，比較常見(jiàn)的有兩種，一種是采用取水點(diǎn)多年平均最小日流量作為設(shè)計(jì)流量；一種是采用取水點(diǎn)多年平均最小日流量P=95%對(duì)應(yīng)流量作為設(shè)計(jì)流量。前一種沒(méi)有設(shè)計(jì)保證率的概念，而后一種太極端，預(yù)留生態(tài)環(huán)境水后往往沒(méi)有水可取用。引提水工程的可供水量取決于枯水期來(lái)水量的多少，在可供水量組成中占有相當(dāng)大的比重，本文通過(guò)甲擺泵站可供水量分析計(jì)算，重點(diǎn)闡述提水泵站可取用水量確定的方法，供引提水工程設(shè)計(jì)時(shí)參考。

1、工程概況

甲擺泵站是貴州省獨(dú)山縣城的供水工程，其取水水源為甲擺河，屬珠江流域柳江水系，六硐河上游河段，取水點(diǎn)以上集水面積498km2。通過(guò)在甲擺河設(shè)泵站提水到二級(jí)泵站，二級(jí)泵站又加壓供水到水廠(chǎng)，最后由水廠(chǎng)加壓供給獨(dú)山縣城用水，經(jīng)需水預(yù)測(cè)2020年獨(dú)山縣城需水量為5萬(wàn)m3/d。

2、來(lái)水量分析

甲擺取水點(diǎn)流域內(nèi)無(wú)水文站，甲擺下游的六硐河上有平湖水文站，平湖水文站流域內(nèi)有墨沖、凱口、兔場(chǎng)、沙寨、牙舟雨量站。經(jīng)分析各站資料一致性、可靠性、代表性均較好。平湖水文站位于六硐河中游，位于甲擺取水點(diǎn)下游28km的平塘縣城，水文站控制集雨面積1441km2，為甲擺取水點(diǎn)以上流域面積的2.89倍，考慮到甲擺取水點(diǎn)與平湖水文站同位于六硐河流域，因此設(shè)計(jì)以平湖水文站做為設(shè)計(jì)參證站采用水文比擬法來(lái)推求設(shè)計(jì)流域來(lái)水量，采用各雨量站做為參考站對(duì)設(shè)計(jì)徑流加以修正，并結(jié)合相關(guān)等值線(xiàn)圖綜合確定設(shè)計(jì)流域來(lái)水量。

2.1參證站徑流計(jì)算

將平湖水文站實(shí)測(cè)歷年逐月平均流量按水文年（5月～次年4月）、枯季半年（11月～次年4月）、最小月等時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和頻率分析計(jì)算，并以P—Ⅲ曲線(xiàn)適線(xiàn)，成果見(jiàn)表1。

2.2面雨量分析

設(shè)計(jì)流域面雨量：甲擺取水點(diǎn)以上流域面積為498km2，流域內(nèi)有墨沖雨量站、兔場(chǎng)雨量站，流域附近有沙寨和凱口雨量站，以泰森多邊形原理推求面雨量為1260mm。

平湖水文站面雨量：平湖水文站以上流域以墨沖、凱口、沙寨、兔場(chǎng)、牙舟、平湖6雨量站為代表站，以泰森多邊形原理推求面雨量為1235mm。

2.3來(lái)水量分析

1）多年平均年徑流量：根據(jù)平湖水文站多年平均徑流量，以水文比擬法結(jié)合降雨量、徑流系數(shù)修正推求壩址年徑流。設(shè)計(jì)流域面雨量1267mm，平湖水文站以上面雨量1235mm，雨量修正系數(shù)為1.026；設(shè)計(jì)流域徑流系數(shù)為0.515，平湖水文站徑流系數(shù)為0.505，修正系數(shù)為1.02。計(jì)算公式為：

= ·· =···28.4=10.27（m3/s）

則取水點(diǎn)以上多年平均年徑流為32387萬(wàn)m3，反推徑流深為650mm。

從《貴州省水資源綜合規(guī)劃》中相關(guān)等值線(xiàn)圖來(lái)看，設(shè)計(jì)流域徑流深在600～700mm之間，內(nèi)插值為650mm，與以平湖水文站做為參證站采用水文比擬法推求的成果基本吻合。

2）徑流變差系數(shù)

等值線(xiàn)圖法：查《貴州省地表水資源》中相關(guān)等值線(xiàn)圖，設(shè)計(jì)流域年徑流Cv為0.30。.

流域綜合法：平湖水文站位于甲擺取水點(diǎn)下游，集雨面積為1441km2，將平湖水文站實(shí)測(cè)歷年逐月平均流量按水文年（5月～次年4月）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和頻率分析計(jì)算，并以P—Ⅲ曲線(xiàn)適線(xiàn)，該站多年平均流量為28.4m3/s，Cv=0.28，Cs=2 Cv，從六硐河流域徑流Cv變化情況分析，流域面積越大，Cv值越小，因此設(shè)計(jì)流域年徑流Cv應(yīng)比平湖水文站的0.28大。

綜合以上三種方法分析，設(shè)計(jì)甲擺取水點(diǎn)年徑流Cv取值為0.30。

2.4枯水徑流

甲擺取水點(diǎn)以上枯水徑流采用三種方法對(duì)比綜合取值，一種是查《貴州省河流枯水調(diào)查與統(tǒng)計(jì)分析》等值線(xiàn)圖；一種是根據(jù)平湖水文站實(shí)測(cè)枯水資料采用水文比擬法分析；一種是結(jié)合實(shí)測(cè)枯水流量綜合分析。最終設(shè)計(jì)采用平湖水文站實(shí)測(cè)枯流反推的枯水模數(shù)來(lái)推求取水點(diǎn)枯水流量。即多年平均最小日枯水模數(shù)為2.7L/s·km2，多年平均最小月枯水模數(shù)為3.5L/s·km2。則甲擺取水點(diǎn)多年平均最小日流量為1.34m3/s，Cv=0.35，Cs=2.5Cv，P=95%最小日平均流量為0.7m3/s；多年平均最小月流量為1.74m3/s， Cv=0.42，Cs=2.5Cv，P=95%最小月平均流量為0.79m3/s。

2.5徑流的年內(nèi)分配

根據(jù)前述參證站分析，甲擺取水點(diǎn)徑流過(guò)程以平湖水文站為參證站采用水文比擬法推求，由于平湖水文站年徑流Cv為0.28，甲擺取水點(diǎn)年徑流Cv為0.30，因此需考慮徑流Cv的修正及枯水控制，計(jì)算出甲擺取水點(diǎn)長(zhǎng)系列逐年逐月徑流過(guò)程。

3、推求日流量歷時(shí)曲線(xiàn)

根據(jù)《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》（SL104-2015）6.1.3條，“城鄉(xiāng)供水工程設(shè)計(jì)保證率應(yīng)采用歷時(shí)保證率，并根據(jù)供水對(duì)象所屬行業(yè)、區(qū)域的有關(guān)規(guī)定確定，取值范圍可為95%～97%”“對(duì)無(wú)調(diào)節(jié)能力的引水工程、供水泵站，應(yīng)以日或旬為計(jì)算時(shí)段”。本項(xiàng)目工程任務(wù)是向獨(dú)山縣城供水供水，水源為甲擺河，取水方式為無(wú)壩泵站提水，設(shè)計(jì)保證率為95%。需推求取水口處日歷時(shí)流量，以分析設(shè)計(jì)日平均流量。

甲擺河下游六硐河上有平湖水文站，由前表1分析計(jì)算成果，考慮年值及11-4月枯水期值實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值接近為原則，選擇P=5%、50%、95%三個(gè)典型年分別為2008～2009年、1973～1974年、1986～1987年，根據(jù)取水口處設(shè)計(jì)流量成果（表4-6）同頻率縮放至取水口，得取水口處三個(gè)典型年逐日流量成果。并統(tǒng)計(jì)分析取水口處日流量歷時(shí)曲線(xiàn)成果見(jiàn)表4及圖1，可知甲擺取水口處P=95%日流量為0.99m3/s。

4、可供水量的分析計(jì)算

4.1上下游用耗水量

設(shè)計(jì)流域徑流采用以平湖水文站作為參證站水文比擬法推求，因此取水口以上用水耗水量已經(jīng)反映在水文站實(shí)測(cè)資料里面，取水口下游無(wú)其他取用水戶(hù)。因此只需推求規(guī)劃水平年取水口以上流域新增耗水量。分析可知，規(guī)劃水平年隨著流域內(nèi)人口的增長(zhǎng)及農(nóng)業(yè)的發(fā)展，用水量較現(xiàn)狀水平年有所增加，但由于規(guī)劃水平年用水工藝水平的提升，流域內(nèi)用水耗水量比現(xiàn)狀水平年增加的不多。規(guī)劃水平年甲擺取水口以上流域多年平均新增耗水量為170萬(wàn)m3（0.054m3/s），占多年平均來(lái)水量的0.5%，新增耗水量較小。

4.2生態(tài)環(huán)境水

由于甲擺提水泵站的取水，將會(huì)形成下游減水河段，經(jīng)調(diào)查下游河段無(wú)珍稀水生動(dòng)植物，對(duì)生態(tài)環(huán)境用水沒(méi)有特殊要求。但為保護(hù)下游河道生態(tài)環(huán)境，避免形成河道斷流，必須預(yù)留生態(tài)環(huán)境水。生態(tài)環(huán)境水流量按多年平均最枯月流量的20%計(jì)，由表3取水口處多年平均最小月流量為1.74m3/s，則應(yīng)預(yù)留生態(tài)環(huán)境水取0.35m3/s（3.02萬(wàn)m3/d）。

4.3取水點(diǎn)可供水量

甲擺取水點(diǎn)P=95%日流量為0.99m3/s，現(xiàn)狀水平年上游用耗水量已包含在平湖水文站實(shí)測(cè)資料系列中，預(yù)留生態(tài)環(huán)境水0.35m3/s后，取水點(diǎn)處可供水量為0.64 m3/s，即P=95%保證率下日可供水量5.53萬(wàn)m3/d；規(guī)劃水平年2020年取水點(diǎn)上游新增耗水量0.054m3/s，預(yù)留生態(tài)環(huán)境水0.35m3/s后，取水點(diǎn)處可供水量為0.586 m3/s，即P=95%保證率下日可供水量5.06萬(wàn)m3/d，現(xiàn)狀年及規(guī)劃年均能夠滿(mǎn)足獨(dú)山縣城日需水量5萬(wàn)m3/d的用水需求。

結(jié)論：

引提水工程可供水量的分析計(jì)算，規(guī)范上闡述較少，各人理解不一，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)偏保守設(shè)計(jì)流量較小，或偏冒進(jìn)保證率偏低的情況。本文重點(diǎn)闡述的是可取用水量的分析計(jì)算，旨在分析天然河川徑流特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合設(shè)計(jì)保證率，充分理解規(guī)范，提出用日流量保證率曲線(xiàn)推求提水泵站的設(shè)計(jì)流量，結(jié)合一定的工程措施即為可供水量，方法簡(jiǎn)單，思路清晰，引水工程亦可借鑒。