綜合利用水庫興利調節計算的幾種方法

熊 佳，彭揚平

(廣東珠榮工程設計有限公司，廣州 510610)

綜合利用水庫在實際運行當中，擔負著較多類型興利任務，在不同任務當中，在用水要求以及設計保證率方面具有著不同的要求。同水庫所具有的單一任務特征相比，綜合利用水利在興利調節計算當中因不同設計保證率以及多種用水要求的存在，也將因此對興利庫容確定以及調節計算工作的開展帶來了一定的難度[1]。在該種情況下，在實際水庫興利調節計算當中，則分別使用了保守庫容挑大、主要任務選定庫容以及簡便化算保證率這幾種方式進行興利調節計算。在下文中，將以某水庫實例為對象，根據該水庫興利調節計算對這幾種不同方式在使用方面的差異進行比較分析，并對未來這部分方式實際應用當中需要注意的問題進行提出。

1 工程概述

我國南部某水庫，該水庫壩址以上的集水面積為60.6km2，多年平均降水量為1307mm。在計算水庫徑流方面，主要通過水文比擬方式的應用進行計算處理。多年來，該水庫平均來水量為3600萬m3，P=90%情況下枯水年來水量為2180萬m3，P=95%枯水年來水量1880萬m3，P=97%枯水年來水量1802萬m3。

該水庫是一種工業供水為主、城鎮供水為輔的中型水庫，其總庫容為2007萬m3。其中，城鎮供水量為500萬m3，保證率為95%。工業供水量為1560萬m3，保證率為97%，下放環境水根據長時間該地區的平均來水量考慮為370萬m3，保證率設計為90%。

2 興利調節計算

在聯系規范以及以往工作當中經常使用方式的基礎上，以以下3種方式對該水庫的進行興利調節計算：

2.1 簡便化算保證率法

為了對多級調節情況下所需的有效庫容進行初步確定，在實際計算當中，將根據單級調節思路對一個經過化算的保證率進行擬定，在同多級用水量之和作為已知條件的基礎上實現對應有效庫容的確定。根據該水庫供水任務，其具有3個不同的保證率以及不同保證率對應的需水量，將其分別設為P1、P2、P3以及q1、q2、q3。在此情況下，則可以將該水庫的三級調節條件設定為：(P1，q1)、(P2，q2)、(P3，q3)。此時，化算保證率P化即為：

(1)

根據該式進行計算后，可以獲得該水庫多級用水總量為2430萬m3，化算保證率為95.5%，根據該條件，在以單一任務興利調節計算時，可以獲得該水庫所需興利的庫容為1560萬m3。具體數據如表1所示。

表1 簡便化算保證率法計算成果

2.2 保守庫容挑大法

在不同的用水要求情況下，具有著不同的設計保證率。在實際運行中，當來水保證率同用水保證率相比較小時，即允許供水遭到破壞。在該思路下，則可以將不同用水情況根據其不同高低保證率進行排序處理，即先對低保證率情況下用水均滿足情況下的庫容進行計算，之后再以逐級的方式對高保證率情況進行計算。此時，對于低保證率用水，將以來水遞減的原則對其所需的興利庫容進行計算。在該原則的基礎上，即可以對多級保證率實際情況下所需的有效庫容進行獲得，將其中的大致作為實際設計當中的有效庫容[2-4]。

在實際處理中，根據該水庫三級不同的用水情況以及系列用水、來水情況對以下幾種情況的興利需求庫容進行計算：

1)第一種方案，即在環境水保證率P=90%的情況下，城鎮、環境以及工業方面的用水需求都能夠得到滿足，其中，各級用水量分別為500、360以及1560萬m3。

2)第二種方案，在城鎮用水保證率P=95情況下工業以及城鎮在用水方面的需求能夠得到滿足，環境水方面，則將根據P=90%以及P=95%來水差異逐漸遞減。此時，對其遞減系數進行計算或為0.87，此時，工業以及城鎮用水量保持不變，即依然為1560萬m3以及500萬m3，而環境用水則將減少為313萬m3。

3)第三種方案，在工業用水保證率P=97%情況下，在這幾種用水方式下，僅僅工業用水的需求能夠得到滿足，環境水方面，則將根據P=90%以及P=97%差異情況逐漸遞減，其遞減系數為0.79，此時，環境水則將減少為284萬m3。城鎮用水方面，根據P=95%以及P=97%差異情況逐漸遞減，其遞減系數為0.91，城鎮用水因此減少為455萬m3。在此過程當中，工業用水量值不變，依然為1560萬m3。

根據上述幾種情況計算后，可以獲得興利調節成果如表2所示。

表2 庫容挑大法計算成果

從上表當中數據的研究與分析可以了解到，在將最大保證率為計算保證率、將保證率用水考慮來水差異進行扣減處理后，即能夠獲得最大的興利庫容成果，此時調節庫容為1510萬m3。

2.3 主要任務選定庫容法

在該方式實際應用當中，不會對次要用水部門的設計保證率問題進行考慮。具體用水要求方面，在實際調節計算環節將根據全部滿足進行處理。此時，則可以直接在來水當中扣除次要用水部門用水，而其余用水保證率則可以通過庫容挑大或簡便化算保證率法進行計算調節處理[5]。

同工業以及城鎮用水相比，環境水不僅用水量小，其保證率低，可以將其視為次要用水部門在來水當中扣除。在實際計算當中，可以將其分為以下兩種情況：第一種方案，即工業用水量為1560萬m3、城鎮用水為500萬m3，以簡便化算保證率法對兩者的保證率進行計算，獲得保障率值為95.4%。第二種方案，即工業用水為1560萬m3，城鎮用水以P=95%、P=97%來水差異逐漸遞減，其遞減系數為0.88，城鎮用水方面，按照P=97%計算，獲得成果如表3所示。

表3 主要任務選定庫容法計算成果

3 水庫興利調節計算成果

在以上述幾種方式進行計算后，獲得的成果如表4所示。

表4 不同方法興利庫容成果

從上述結果可以了解到，在3種不同的方式當中，在使用保守庫容挑大法進行計算后獲得的庫容最小，主要任務選定庫容法最大，而簡便化算保證率法居中。從簡便化算保證率法過程看來，其在實際計算當中所具有的理論依據存在著一定的不足，從直觀層面看來是一種折中的效果，并能夠應用在分析當中。而在主要任務選定庫容方式中，其在來水中扣除的情況下即能夠實現環境水保證率的提升，將以此存在加大調節庫容的情況[6-8]。在經過綜合分析之后，確定以保守庫容挑大法作為最終結果。

4 結 語

1)從簡便化算保證率多級保證率化算為單一保證率過程看來，其是一種根據流量為權重的加權平均保證率，在理論依據方面存在著不充分情況，在實際應用當中，需要根據任務實際供水量設計保證率以及比例對結果進行判定，從直觀層面看來其是一種相對折中的方案，所獲的成果可以應用在分析當中。

2)在主要任務選定庫容法計算當中，不會對次要用水部門的設計保證率進行考慮，在將其用水從來水中扣除的情況下，即以人為的方式對次要用水的保證率進行加大，并因此獲得了偏大的成果。該方式并不適合應用在實際計算當中，如果確實使用，則可以使用在次要用水量比例非常小、且具有較高保障率的情況下。

3)保守庫容跳大法在實際計算當中具有著較為清晰的概念，在取用折減系數方面也具有著一定的理論基礎，可以將其應用為綜合利用水庫興利調節計算的主要方式。

[1]劉建軍,高金燕,張秀梅.桃林口水庫汛限水位調整與蓄水關系[J].水科學與工程技術，2015(01)：67-68.

[2]楊愛平.水庫興利設計保證率的設計分析[J].水利科技與經濟，2012(04)：54-56.

[3]朱鳳林,羅海龍.白石水庫興利調節計算分析[J].現代農業科技，2011(11)：22-25.

[4]張民,譚濤,馮慶剛.安丘市下株梧水庫興利調節計算[J].山東水利，2010(08)：102-106.

[5]賈志峰,富飛.水庫興利調節及調洪計算的程序設計與應用[J].水利科技與經濟，2010(12)：21-24.

[6]楊菊香.高紅水庫工程旁引庫與攔河庫聯合興利調節計算與研究[J].水資源與水工程學報，2009(02)：30-32.

[7]苗利芳,石政華,徐瓊.興利調節計算自動化模型的建立與實踐[J].治淮，2011(12)：19-22.

[8]賀新春,李杰,龐立新.多水庫聯合興利調節計算方法與模型研究[J].廣東水利水電，2008(02)：69-70.