葠窩水庫徑流模擬與驗證及水庫調度方案探析

石 磊

（遼寧省阜新水文局，遼寧 阜新 123000）

1 概況

葠窩水庫位于太子河的研究區間，作為水利工程設施之一，它是河流徑流模擬的重要影響因素。必須根據實際工況，在模型中增加庫區斷面參數、水利工程參數和調度規則，使用MIKE11（SO）模塊實現流體動力學仿真。

2 調度規則

葠窩水庫按照水位泄量關系進行日常調度，見表1，汛期按照調度規則進行汛限水位動態控制，如表2所示。

3 徑流模擬與驗證

收集并整理了太子河干流觀音閣水庫大壩至唐馬寨站的河段相關參數數據[3]，并以觀音閣水庫出庫（建庫后）作為上邊界控制條件，以唐馬寨水位為下游控制水位，建立水動力模型，區間加入葠窩水庫庫區斷面、水利工程參數和日常調度相結合，形成可控的水力結構，以改善水動力模型[4]。

3.1 參數敏感性

研究已經證實，河流水動力模擬對河床粗糙度的參數極其敏感，并且是一個綜合系數，可表征影響河道和河床底部的水流阻力的各種因素，參照水污染治理專項科研成果，確定太子河干流河床粗糙度為 0.021～0.032。

3.2 參數率定

選取2014～2018年全年唐馬寨的水位資料、小市的流量資料數據對模型進行率定與驗證，選取具有代表性監測站模擬結果進行分析，列出了二焦站、葠窩壩下站的實測月均流量和模擬流量結果對比圖，見圖1～圖2。

圖1 二焦站實測徑流與模擬結果對比

圖2 葠窩壩下站實測徑流與模擬結果對比

結果分析表明，流動模擬值的總體趨勢與實測值基本一致，由于模型中未考慮水文模塊，因此該區間沒有降雨輸入，這導致汛期的徑流低于實際值，在葠窩水庫的概化過程中，由于數據約束（無灌溉調度方法）和模型中大壩的模擬不穩定性等問題[4]，模擬結果與實測值略有差異，但是總體模擬效果是可以接受的，流體動力學模型的計算結果可以在現有數據中進一步用于水質模擬。

表1 葠窩水庫水位～泄量關系

3.3 葠窩水庫調度方案

減少1月～2月結冰期間的下泄水量，增加3月～4月下泄水量，以滿足枯水季節對稀釋水的需求。見表3所示。

表2 葠窩水庫汛限水位動態控制域和動態控制規則 水位m；流量m3/s

表3 葠窩水庫調度方案-泄量 單位：m3/s

由表3可知，調度方案中水庫出庫水量為19.83×108m3，實際出庫水量為 19.61×108m3，2018年初水庫蓄水量基本保持不變。

3.4 葠窩水庫擬合效果

葠窩水庫閘門開啟方式按照泄流方案進行，以時間控制下泄流量，擬合效果見圖3，該泄流方案下閘門下游水質擬合情況見圖4。

圖3 葠窩水庫出庫水量擬合效果

圖4 葠窩水庫壩下水質擬合效果

由圖3～圖4可知，在流體動力學模型的模擬過程中，時間控制下的排放模式的模擬值接近實際的排放方案，效果良好，在此泄流方案下[5-6]，葠窩壩下枯水期下游水質改善效果明顯，枯水期水質等級為Ⅱ類水質標準。研究范圍包括葠窩水庫，以滿足太子河干流遼陽和唐馬寨水文站的河流生態水流量，分別不少于18.0 m3/s、25.0 m3/s，其調度方式具體如圖5。

圖5 葠窩水庫調度方式

4 葠窩水庫2018年調度方案

2018年初，葠窩水庫的蓄水量為4.27億 m3，接近往年的平均水平，預計自然來水量將低于往年的平均水平。根據渾太流域農業供水規律和時程分配過程的研究內容[7-8]，結合渾太流域的實際情況，經與省供水部門協商，制定了觀音閣水庫調度方案，確定為：

結合上游觀音閣水庫，2014年葠窩水庫的純生態供水量為2.9億m3，葠窩水庫為下游灌區提供的農業供水量為7.82億m3，生態總供水量為10.72億m3，1月 ～2月生態供水量為55 m3/s，3月～4月生態供水量為50 m3/s，五月至六月進行農業灌溉供水，7月～8月的汛期不供應生態水，水庫9月蓄水，為旱季生態供水做準備，十月生態供水流量為10 m3/s，11至12月生態供水量為10 m3/s。2018年葠窩水庫生態供水量、年初蓄水量、天然來水量、年供水總量匯總見表4和圖6。

表4 2018年葠窩水庫年供水分類統計表 單位：億m3

圖6 葠窩水庫2016年～2018年生態供水總量所占比例變化情況

分析結果表明，在修改葠窩水庫現行調度方案后，水庫年初生態供水總量占比，蓄水比例，供水總量均高于2016年和2017年，對改善生態環境具有有效的促進作用。在修訂后的聯合調度方案中，在確保水庫正常蓄水的同時，1月～4月下泄生態水，并沖刷了河流，為水環境管理和水生生物提供了一定的水量保障[9]，在目前的調度方案中，彌補枯水期生態供水的不足，從8月下旬～9月，在確保水庫防洪安全的基礎上積累了生態水，可為10月～12月的枯水期生態水供應提供支持，此外，由于太子河下游主要由湯河水庫與葠窩水庫提供工業用水和生活用水，與2018年干旱年份相似，葠窩水庫還可提供適量的生態用水。

5 結語

在調度工作中，遵循“滿足工業和生活用水需求，合理分配水資源，在滿足水庫防洪要求的基礎上盡可能減少棄水的原則”，年初，根據水庫的蓄水量和天然來水量對水量進行重新分配，保持水庫的工業和生活用水量不變，基于農業供水耦合的最小生態泄流方案，這使得水庫的蓄水量和實際價值基本趨于一致。