薛峰水庫旱警水位分析確定

王紅艷

（西安水文水資源勘測中心,陜西 西安 710068）

1 水庫概況

薛峰水庫位于陜西省韓城市板橋鎮薛峰村,庫區流域面積529 km2,多年平均年降雨量650 mm,徑流量0.5734億m3。水庫總庫容43.6百萬m3,有效庫容30.00百萬m3,死庫容2.40百萬m3,均質土壩,壩頂高程615.22 m,最大壩高56.22 m,壩頂長340.00 m。水庫主汛期汛限水位606.00 m,次汛期607.00 m,水庫防洪標準為50年一遇設計洪峰流量1010 m3/s、洪量18.00百萬m3,千年一遇校核洪峰流量2310 m3/s、洪量40.00百萬m3。

水庫承擔韓城市區和韓城發電廠供水、七個鎮（辦）16萬畝農田灌溉,以及下游108國道、304省道、西侯鐵路、象山煤礦等大型國企和3個鎮（辦）4萬人口及3萬畝耕地,總計5億元人民幣資產的防洪保安任務,是區域防汛地位十分重要的全國防汛重點中型水庫。自1975年水庫建成運行以來,累計向城市生活、工農業生產等供水600.00百萬m3,已成為韓城市工農業生產和經濟社會發展重要的水安全供給保障工程。

2 水庫來水量和現狀用水量調查

2.1 集水區域來水過程調查

在韓城市防辦和水庫管理單位等的參與協助下,開展了水庫所在全流域地形地貌、植被、產匯流等現場實地查勘調研。水庫所在澽水河徑流主要由降雨形成,徑流隨降雨的變化而變化。河流水量汛期主要由降雨補給,枯水季節主要依靠地下水補給,徑流年際變化大,年內分配極不均勻,多年平均徑流量57.34百萬m3。調研取得澽水河薛峰水庫提供1975年～2021年47年水庫月、年來水量系列576個數據資料,見表1,經分析整理用于來水量計算。

表1 2001年～2021年實際用水調查成果統計表 單位：106m3

2.2 用水狀況調查

經現場查勘調研,依據薛峰水庫提供的2001年～2021年21年農業灌溉、工業、生活等各項用水量,并分析核算出月、年實際用水總量。

（1）城市工業用水：薛峰水庫主要以農業灌溉為主,兼顧市區及韓城發電廠供水任務,2011年12月發電廠停產,2011年后無工業用水統計。

（2）城鎮生活用水：薛峰水庫城鎮居民供水對象為韓城市新城區、老城區,供水城鎮居民人口約10萬人,用水定額取156 L/d；農村居民供水對象主要為衛東、芝陽鎮,農村居民人口約3000 人,生活用水定額取80 L/d。

（3）農灌用水：75%灌溉設計保證率的灌溉面積 10.67千公頃。

（4）生態用水：生態用水量為10%多年平均入庫徑流量法推算所得。

（5）水庫蒸滲用水：根據薛峰水庫典型年蒸滲資料統計得出。

3 水庫旱警水位確定

3.1 年徑流量資料“三性”分析

（1）代表性分析

根據1975年～2021年徑流資料,點繪出薛峰水庫年徑流過程線（圖1）和年徑流差積曲線（圖2）。從薛峰水庫年徑流過程線可以看出其既包括豐水年,又包括枯水年,并以枯水年為多,豐水年數較少且急劇震蕩。其年徑流差積曲線的正序與逆序數據對應關系一般,說明其資料的代表性能夠滿足旱警水位分析計算精度的要求。

圖2 薛峰水庫年徑流差積曲線

（2）一致性分析

因為在采用的資料系列內,薛峰水庫庫區集水區域內無取引水工程,流域生態壞境基本沒有遭受人類活動破壞,整個集水區域內沒有遭受較大人工開挖改造,所以可認為資料系列具有較好一致性。

（3）可靠性分析

在現場實際調研薛峰水庫庫區流域產匯流環境條件狀況,以及水庫供水和用水設施設備、取用水量計量監測、取用水管理與保護等歷史和現狀的基礎上,整理分析其建庫以來月、年來水量和2001年～2021年月、年用水量,認為水庫來水系列資料是可靠的。

3.2 水庫年來水量分析計算

（1）設計年徑流量

根據1975年～2021年水庫年徑流量系列資料,采用經驗頻率點子與理論頻率點子相擬合的配線法進行年徑流量系列頻率計算,分析計算其來水量,Cs/Cv為2.67。頻率計算后,水庫多年平均來水量0.5734億m3,75%偏旱年來水量為0.1737億m3,95%干旱年來水量0.1433億m3。頻率曲線見圖3。

圖3 薛峰水庫來水量頻率曲線圖

（2）設計水平年年徑流年內月分配

在上述表1“2001年～2021年實際用水調查成果統計表”中找年徑流量與設計年徑流量接近的年份,并按這一年的各月來水量占其年徑流量的比例分配設計年年徑流量的各月徑流量,成果見表2。

表2 薛峰水庫設計年來水量頻率計算成果表 單位：億m3

3.3 需水量

由于資料所限,需水量預測較為困難,本文直接以調查分析統計的實際用水量作為需水量進行分析計算。

3.4 應供水量

水庫月應供水量采用各月水庫來水量及其用水總量逐月對照滑動進行分析計算,即表3中“月總量-75%來水量=單月應供水量”,“單月計算出來后1月+2月=雙月第一個月滑動量；2月+3月=雙月第2個月滑動量”,以此類推,“雙月12月=單月12月+單月1月”。計算結果：75%和95%干旱年的單月最大應供水量分別為2.57百萬m3、2.71百萬m3,雙月最大供水量分別為4.31百萬m3、3.59百萬m3。計算結果見表3。

表3 水庫月應供水量逐月滑動計算表 單位：百萬m3

3.5 旱警水位確定

《旱警水位（流量）確定辦法》規定年調節水庫采用水庫月最大應供水量加死庫容的方法分析確定相應干旱年旱警水位。分析計算薛峰水庫75%、95%干旱年月最大應供水量分別為6月份的4.31百萬m3和12月份的3.57百萬m3,加上死庫容2.40百萬m3,其相應庫水位分別為590.80 m和589.80 m,分別高于水庫死水位（高程580.00 m）10.8 m和9.80 m,綜合確定薛峰水庫旱警水位為590.80 m。

4 成果合理性分析

統計1975年～2021年47年薛峰水庫歷年月、年低于旱警水位次數匯總見表4,統計結果表明與薛峰水庫運行以來實際情況基本一致。

表4 薛峰水庫歷年月、年最低水位低于旱警水位次數統計表

（1）重現期

47年中平均有16年低于旱警水位590.80 m,主要出現在灌溉供水期的4月～9月,頻次為34.0%,重現期近3年一遇,與實際情況相符。

（2）歷史記載分析

通過建國后陜西省旱災等級統計,1977年關中春旱、1991年全省冬春夏旱、1995年全省四季連旱、1997年陜北關中春夏旱。結合表6,低于旱警水位出現的年、月份及次數多出現在1977年、1991年、1995年及1997年,符合歷史記載。

（3）與水庫已有旱警水位成果比對

本次確定薛峰水庫旱警水位590.80 m與其已有旱警水位590.40 m比較增加0.4 m的原因,受頻率計算適線影響,2011年～2021年來水點群大部分集中在下部,在適線時考慮中下部點群,75%、95%來水量適線結果較之前降低。加之,在單月、雙月滑動時,應供水量增大,旱警水位增高。

（4）控制參數

本次確定的薛峰水庫旱警水位590.80 m比水庫死水位580.00 m高9.80 m,比汛限水位606.00 m低15.80 m,其對應旱警庫容6.71百萬m3占正常庫容量30.24百萬m3的22.2%,三個控制參數均符合規定。

綜合分析,薛峰水庫旱警水位確定為590.80 m基本合理。

5 結論

本文分析確定的薛峰水庫590.80 m旱警水位,經對其重現期、與歷史記載對比、與已有成果對照和參數控制等合理性檢查,符合水庫實際運行情況,與已有成果比較增加0.4 m有利于當前和未來一段時期,流域社會經濟發展和河流生態環境保護的用水需求,可用于水庫供水、調度運行管理等實際工作。