日照水庫(kù)興利調(diào)度方案探討

王瑩瑩，公緒英,丁照平,王成民

(1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250000； 2.日照市日照水庫(kù)管理中心，山東 日照 276800)

0 引言

日照水庫(kù)為日照市三座大型水庫(kù)之一，距離日照市區(qū)較近，承擔(dān)著城市工業(yè)、城市居民生活供水以及農(nóng)田灌溉任務(wù)，對(duì)日照市區(qū)的生活生產(chǎn)用水發(fā)揮著重要作用。水庫(kù)興利調(diào)度根據(jù)對(duì)歷年來(lái)水、蓄水實(shí)況的分析，有計(jì)劃地對(duì)入庫(kù)徑流進(jìn)行調(diào)蓄，充分利用水庫(kù)調(diào)蓄能力，盡可能滿足各用水部門的需水要求[1]。

1 工程概況

日照水庫(kù)位于日照市城西16 km傅疃河中上游，水庫(kù)控制流域面積548 km2，是一座以防洪、城鎮(zhèn)居民生活供水和工業(yè)供水為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。

日照水庫(kù)工程始建于1958年，2000年被鑒定為三類險(xiǎn)庫(kù)，2005年對(duì)大壩安全鑒定存在的問(wèn)題進(jìn)行加固處理，2010年通過(guò)竣工驗(yàn)收。2015年水庫(kù)增容工程批復(fù)實(shí)施，2018年印發(fā)了投入使用鑒定書(shū)。水庫(kù)工程級(jí)別為Ⅱ等，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為5000年一遇。水庫(kù)校核洪水位為46.95 m，設(shè)計(jì)總庫(kù)容3.356 9億m3，興利水位為43.30 m，興利庫(kù)容2.070 7億m3，死水位為46.95 m，死庫(kù)容0.075 1億m3。

2 興利調(diào)算計(jì)算

2.1 興利調(diào)度原則

根據(jù)日照水庫(kù)來(lái)水特征、沭水東調(diào)、三庫(kù)連通調(diào)水情況及城市供水、下游河道生態(tài)補(bǔ)水用水要求，結(jié)合水庫(kù)及受水區(qū)內(nèi)其他蓄水工程的調(diào)蓄能力，擬定水庫(kù)的供水調(diào)度方式。合理調(diào)配入庫(kù)水量和受水區(qū)當(dāng)?shù)貜搅鳎瑵M足城鎮(zhèn)居民生活供水、工業(yè)供水、下游河道生態(tài)補(bǔ)水、灌溉供水的用水需求。優(yōu)先保證供水保證率高的用水戶，即優(yōu)先保障城鎮(zhèn)居民生活用水、工業(yè)用水，其次為下游河道生態(tài)補(bǔ)水、灌溉用水。

2.2 興利調(diào)度工況

考慮到三庫(kù)連通工程的實(shí)施，本次興利調(diào)度考慮現(xiàn)狀及規(guī)劃兩種工況。不同工況下跨流域調(diào)水示意圖如圖1，圖2所示。

現(xiàn)狀工況沭水東調(diào)工程從青峰嶺水庫(kù)、仕陽(yáng)水庫(kù)取水經(jīng)河道取水，在沭河莊科壩上匯合后通過(guò)沭水東調(diào)工程隧洞調(diào)水至傅疃河流域的日照水庫(kù)，經(jīng)日照水庫(kù)調(diào)蓄后向日照市城鎮(zhèn)居民生活及工業(yè)供水。

規(guī)劃工況非汛期三庫(kù)連通工程從青峰嶺水庫(kù)、仕陽(yáng)水庫(kù)取水經(jīng)管道輸水，在大徐家莊村東匯合后通過(guò)沭水東調(diào)工程隧洞調(diào)水至傅疃河流域的日照水庫(kù)，經(jīng)日照水庫(kù)調(diào)蓄后向日照市城鎮(zhèn)居民生活及工業(yè)供水；汛期沭水東調(diào)工程利用河道輸水，將青峰嶺水庫(kù)、仕陽(yáng)水庫(kù)、嶠山水庫(kù)棄水以及沭河區(qū)間來(lái)水在沭河莊科壩上匯合后通過(guò)已建沭水東調(diào)工程隧洞調(diào)水至傅疃河流域的日照水庫(kù)，經(jīng)日照水庫(kù)調(diào)蓄后向日照市城鎮(zhèn)居民生活及工業(yè)供水，其中嶠山水庫(kù)作為莒縣城市供水水源地，只考慮嶠山水庫(kù)汛期棄水匯入沭河作為可調(diào)水量。

2.3 日照水庫(kù)自身流域徑流量

1)日照天然徑流量還原計(jì)算。日照水庫(kù)設(shè)有水文站，具有長(zhǎng)系列流量、水位及蓄水量觀測(cè)記錄，采用水文站實(shí)測(cè)資料根據(jù)水量平衡原理進(jìn)行還原計(jì)算，經(jīng)分析計(jì)算，日照水庫(kù)多年平均天然徑流量為16 951萬(wàn)m3。日照水庫(kù)多年平均逐月天然來(lái)水量見(jiàn)表1。

表1 日照水庫(kù)多年平均逐月天然徑流量 萬(wàn)m3

2)日照水庫(kù)自身流域現(xiàn)狀工程下徑流分析計(jì)算。現(xiàn)狀工程條件下的來(lái)水量，是在天然徑流量的基礎(chǔ)上，扣除現(xiàn)狀上游蓄水工程的蓄水量和用水量后的水量。日照水庫(kù)現(xiàn)狀工程條件下來(lái)水量由兩部分組成：一是上游水庫(kù)現(xiàn)狀來(lái)水經(jīng)調(diào)蓄后的下泄水量，另一部分是上游水庫(kù)—日照水庫(kù)區(qū)間現(xiàn)狀工程條件下的來(lái)水量。

經(jīng)計(jì)算，日照水庫(kù)現(xiàn)狀工程條件下的多年平均入庫(kù)年徑流量為15 400萬(wàn)m3。日照水庫(kù)現(xiàn)狀工程條件下多年平均逐月入庫(kù)凈流量見(jiàn)表2。

表2 現(xiàn)狀條件下多年平均逐月入庫(kù)徑流成果表 萬(wàn)m3

2.4 跨流域調(diào)入水量

在確保調(diào)出水流域下游河道基本生態(tài)用水以及灌區(qū)灌溉用水量的前提下，在日照水庫(kù)自身流域無(wú)棄水的情況下，將青峰嶺、仕陽(yáng)的富余興利水及河道內(nèi)富余雨洪水資源調(diào)入日照水庫(kù)。

隨著水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施及水文預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)的完善，水庫(kù)調(diào)度控制運(yùn)用技術(shù)不斷提高，水庫(kù)可實(shí)現(xiàn)全年興利水位控制。本次調(diào)算中，青峰嶺水庫(kù)根據(jù)水庫(kù)實(shí)際運(yùn)行情況，控制水位采用161.00 m以外，其他各水庫(kù)的控制水位均為興利水位。確定調(diào)出區(qū)流域青峰嶺、仕陽(yáng)水庫(kù)的生態(tài)供水量、城市供水量確定水庫(kù)可調(diào)限制庫(kù)容Vout，采用長(zhǎng)系列變動(dòng)時(shí)歷法進(jìn)行調(diào)算，最終確定日照水庫(kù)的調(diào)入水量。不同工況下跨流域調(diào)入日照水庫(kù)水量見(jiàn)表3。

表3 不同工況下跨流域調(diào)入日照水庫(kù)多年平均逐月水量成果表 萬(wàn)m3

2.5 各用水戶需水情況

目前日照水庫(kù)的用水戶主要是城市供水、下游河道生態(tài)需水、灌溉需水。

從水庫(kù)供水效益考慮，日照水庫(kù)調(diào)水限制水位43.30 m(興利水位)時(shí)供水效益最為顯著，但日照水庫(kù)調(diào)水限制水位太高也容易造成調(diào)水后日照水庫(kù)自身流域發(fā)生洪水時(shí)棄水的問(wèn)題。本次按照日照水庫(kù)預(yù)留非汛期20年一遇洪水洪量2 193萬(wàn)m3考慮，將其作為日照水庫(kù)調(diào)水限制庫(kù)容。經(jīng)分析，日照水庫(kù)調(diào)水限制庫(kù)容為19 265萬(wàn)m3，相應(yīng)水位為42.5 m。選定日照水庫(kù)調(diào)水限制水位42.50 m方案。日照城區(qū)需水量41.98萬(wàn)m3/d，保證率為95%。

下游河道生態(tài)需水量采用Tennant法進(jìn)行分析[2]，取日照水庫(kù)現(xiàn)狀工程條件下徑流量的10%計(jì)，即年需生態(tài)水量為1 540萬(wàn)m3，月需水量為128.6萬(wàn)m3。生態(tài)供水保證率按90%考慮。

日照水庫(kù)灌區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃灌溉面積為1.8萬(wàn)畝。考慮到日照市水資源狀況及日照水庫(kù)灌區(qū)現(xiàn)狀，日照水庫(kù)灌溉面積按1.8萬(wàn)畝進(jìn)行調(diào)算。灌區(qū)多年平均灌溉凈定額為156.5 m3/畝。灌溉水利用系數(shù)取0.65。灌溉用水保證率取50%。

2.6 供水調(diào)節(jié)計(jì)算

通過(guò)長(zhǎng)系列時(shí)歷法興利調(diào)節(jié)計(jì)算分析其可供水量及供水保證率。根據(jù)日照水庫(kù)站實(shí)測(cè)蒸發(fā)深資料。滲漏損失水量采用月平均庫(kù)容的1%計(jì)算。起調(diào)水位為死水位28.90 m，死庫(kù)容為751萬(wàn)m3。調(diào)算后用最后一年的年末庫(kù)容作為起調(diào)庫(kù)容再進(jìn)行調(diào)算，直至起調(diào)庫(kù)容與最后一年的年末庫(kù)容一致。日照水庫(kù)6月～9月上限水位采用相應(yīng)汛期限制水位控制，其余月份上限水位采用興利水位控制，超過(guò)該水位則棄水。

2.7 興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果

城鎮(zhèn)居民生活和工業(yè)供水，供水保證率為95%，供水時(shí)間為全年，現(xiàn)狀工況多年平均供水量15 107萬(wàn)m3，規(guī)劃工況多年平均供水量15 052萬(wàn)m3；下游河道生態(tài)補(bǔ)水，供水保證率為90%，當(dāng)下游河道控制斷面低于最小生態(tài)流量時(shí)，水庫(kù)進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。現(xiàn)狀工況和規(guī)劃工況多年平均供水量1 404萬(wàn)m3；農(nóng)業(yè)灌溉供水，供水保證率50%，結(jié)合灌溉制度，水庫(kù)進(jìn)行灌溉供水。現(xiàn)狀工況多年平均供水量285萬(wàn)m3，規(guī)劃工況多年平均供水量273萬(wàn)m3。日照水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算成果表見(jiàn)表4。

表4 日照水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算成果表

2.8 興利調(diào)節(jié)計(jì)算調(diào)度分區(qū)

將各典型年的計(jì)算成果繪制在同一張縱坐標(biāo)為庫(kù)水位、橫坐標(biāo)為時(shí)間的圖中，各條線的下包線為初步確定的限制供水線，各條線的上包線為初步確定的加大供水線[3](見(jiàn)圖3，圖4)。

1)加大供水區(qū)(Ⅰ區(qū))：上限為正常蓄水位，下限為保證供水線。當(dāng)水庫(kù)水位位于此區(qū)時(shí)，水庫(kù)可視需要加大城市、生態(tài)、灌溉供水量。

2)保證供水區(qū)(Ⅱ區(qū))：上限為保證供水線，下限為50%降低供水線。當(dāng)水庫(kù)水位位于此區(qū)時(shí)，水庫(kù)按保證供水量方式供水。

3)50%降低供水區(qū)(Ⅲ區(qū))：上限為50%降低供水線，下限為90%降低供水線。當(dāng)水庫(kù)水位位于此區(qū)時(shí)，水庫(kù)可視需要降低灌溉供水量。

4)90%降低供水區(qū)(Ⅳ區(qū))：上限為90%降低供水線，下限為95%降低供水線。當(dāng)水庫(kù)水位位于此區(qū)時(shí)，水庫(kù)可視需要降低灌溉、生態(tài)供水量。

5)95%降低供水區(qū)(Ⅴ區(qū))：上限為95%降低供水線，下限為死水位。

3 結(jié)語(yǔ)

日照水庫(kù)有城市生活供水、工業(yè)供水、農(nóng)田灌溉、生態(tài)流量等多項(xiàng)供水任務(wù)，需協(xié)調(diào)不同供水任務(wù)，使得工程供水效益最大化。興利調(diào)度方案充分利用日照水庫(kù)自然流域來(lái)水和跨流域調(diào)水，提高日照供水保障能力。