備用水源水庫的備用庫容及可供水量的計算方法

張 雪

(深圳市廣匯源水利勘測設計有限公司，廣東 深圳 518020)

水是一切生命賴以生存、社會經濟發展不可缺少和不可替代的重要自然資源。深圳是珠江下游地區經濟發展重要的集聚地之一，經濟發達、人口密度高、城市化發展迅速，其供水水源具有數量多、供水系統結構復雜、供水保證率要求高、供需矛盾突出等特點，這就要求深圳具有一定數量的備用水源水庫，以提高城市水源應急能力。這些水源水庫通常具有較大的庫容，正常情況下，水庫僅利用部分庫容供給一定數量的城市用水，多余來水存于水庫多年庫容中，在非常情況下，啟用多年庫容中的水用于應急。

政府部門通常需要知道已建水庫在供水量一定的情況下，有多少的多年庫容用于儲備備用水源，或者當發生突發事件時水庫可提供多少備用水源。因此，本文以洞梓水庫為例，提出一套求解無實測徑流資料地區的備用水源水庫備用庫容及可供水量的計算方法[1]。

1 洞梓水庫概況

洞梓水庫位于壩光村江屋山水上游，控制流域面積2.74km2。水庫死水位31.20m，死庫容20.0萬m3；正常蓄水位58.40m，相應庫容525.10萬m3；設計洪水位60.07m，校核洪水位60.53m，總庫容588.0萬m3，屬小(1)型水庫。洞梓水庫為大鵬半島供水系統的一部分，取水水源有2個，其一截取本地江屋山水，其二通過壩光支線引水工程取大鵬支線引調的東江水源。水庫主要任務是在東部供水工程檢修期向壩光片區供水及枯水期向下游河道補水，同時考慮東部供水工程或壩光支線發生事故時水庫作為應急水源向壩光水廠供水，壩光水廠取水規模為8萬m3/d，檢修期為30d，檢修期供水水量為240萬m3。

2 水庫來水量分析

洞梓水庫無實測徑流資料，徑流的分析計算采用《廣東省水文圖集》徑流深等值線圖，水庫多年平均徑流深h=1100mm。水庫年徑流變差系數Cv=0.38，Cs=2Cv。由此推算水庫不同保證率下的設計年徑流量見表1。

表1 洞梓水庫不同保證率下設計年徑流量 萬m3

徑流總量由地下徑流量和地面徑流量組成。根據地區經驗，地下徑流量為徑流總量的10%，并按月平均分配。地面徑流量與降雨量密切相關，按典型年降雨進行分配。降雨年內分配根據頻率計算成果，選取接近不同保證率降雨量且對工程較不利的典型年作為設計代表年。根據徑流總量的組成情況，計算工程不同設計保證率下年徑流量年內分配情況，見表2。

表2 洞梓水庫各典型年徑流年內分配過程

3 用水量分析

3.1 生活用水

水庫每年10月供壩光園區生活用水量8萬m3/d，供水30d。

3.2 生態用水

水庫每年枯水期(10月～次年3月)下放生態用水量0.135萬m3/d。

3.3 水量損失

水量損失包括水面蒸發損失和滲漏損失。水庫蒸發損失逐月分配比及水庫逐月蒸發水深見表3。水庫的滲漏損失主要取決于庫區壩址地質條件、庫區水文地質條件等因素，洞梓水庫庫區的水文地質條件中等，水庫滲漏水量按當月水庫蓄水容積的1.5%估算[2]。

4 可供水量分析

由于洞梓水庫興利庫容為505.10萬m3，正常年運用僅需供水264.63萬m3(生活用水及生態用水)，因此水庫為多年調節水庫，其庫容由多年庫容和年庫容組成。通常情況下水庫多年來水蓄存于多年庫容，僅由年庫容供水，而在非常運用時期需要啟用多年庫容用于應急供水，因此，需分別進行正常年運用和非正常年運用2種工況下的水量平衡[3]。

表3 水庫庫面蒸發損失計算

4.1 正常年運用

4.1.1 原理

正常情況下，水庫為多年調節水庫，采用多年調節計算。多年調節水庫興利庫容的確定，采用數理統計法中的合成庫容法[4-7]：①假定水庫的用水量，則調節系數α0=水庫用水量M用/多年平均年徑流量W0；②采用普列什柯夫線圖解法，查得設計供水保證率P=97%時，多年庫容系數β多，算得多年庫容V多=β多×W0；③進行水庫年調節計算，選取年來水量恰好等于年用水量的年份作為典型年進行調節計算，通過已知的興利庫容，求出假定取水量條件下必備的興利庫容。④與設計興利庫容相比是否相等，若不等，則重新假定返回①，否則假定正確。

4.1.2 實例應用

假定水庫用水量為341.29萬m3，則調節系數α0=水庫用水量341.29萬m3/(水庫多年平均徑流量301.4萬m3+境外引水量165.10萬m3)=0.73；多年庫容系數β多由α0、Cv=0.38及供水保證率P=97%，在普列什柯夫線解圖查得為0.49，求得多年庫容為V多=β多×W0=0.49×(水庫多年平均徑流量301.4萬m3+境外引水量165.10萬m3)=228.17萬m3；年庫容的計算經水量平衡計算得到，來水量等于水庫假定的用水量341.29萬m3，其中水庫天然來水量176.19萬m3，境外引水量165.10萬m3，來水量年內分配取多年平均年內分配，水庫用水量包括壩光支線檢修期生活供水240萬m3及枯水期生態補水量24.63萬m3，根據以上的來、

用水過程，經水庫調節計算，推求年調節庫容V年=276.93萬m3，水庫年調節計算見表4[8]；多年調節計算見表5，水庫興利庫容為V多年+V年=228.17+276.93=505.10萬m3，與水庫實際興利庫容一致，則假定用水量正確，水庫興利庫容蓄水示意圖如圖1所示。

圖1 洞梓水庫正常年運用蓄水示意圖

表4 洞梓水庫年調節計算成果(P=97%，α=0.73)

表5 洞梓水庫多年調節計算成果

表6 洞梓水庫枯水年(P=97%)水量平衡計算成果

4.2 非正常年運用

非正常年運用時，需動用水庫備用水源，即多年庫容中儲備的水，因此水庫采用年調節計算，分別計算不同保證率下水庫的可供水量，以枯水年供水保證率P=97%為例，水庫調節計算見表6。

4.3 水庫備用庫容及可供水量成果

根據多年調節和年調節計算可以得到洞梓水庫的備用庫容和不同保證率下的可供水量，成果見表7。

表7 洞梓水庫備用庫容及可供水量成果

正常年運用時，本地年取水176.19萬m3，水庫多年庫容228.17萬m3用以儲備應急備用水源。

非正常年運用時，保證率97%時，備用可供水量235.35萬m3，可供水29d；保證率50%時，備用可供水量261.98萬m3，可供水32d；保證率10%時，備用可供水量307.50萬m3，可供水38d。

5 結論

本文以洞梓水庫為例，提出一套求解無實測徑流資料地區的備用水源水庫備用庫容及可供水量的計算方法，可求得正常年運用和非常年運用工況下水庫的備用庫容和備用可供水量，為政府部門開展應急備用水源建設提供理論依據，對同類型的備用水庫水利規劃計算有一定的參考性。