寧波市水庫站徑流還原計算存在問題的探討

許 潔，王 穎

(寧波市水文站，浙江寧波 315016)

1 問題的提出

寧波市現已建成大中型水庫30座，其中6座大型，24座中型。全市大中型水庫分別從2005年和2007年開始進行水文資料規范化整編。水庫站點的建立，為彌補基本水文站點數量不足，擴大資料收集范圍發揮了重要作用。在利用水庫資料進行水資源評價或工程設計時首先要保證水庫站點徑流資料的準確性，準確性高低直接影響到資料的使用價值，影響到水資源評價的結果。

以水庫集水區域作為流域單元，以壩址位置作為流域出口斷面，則流域徑流還原計算可采用下式:

式中:W天然為還原后的天然河川徑流量;W出庫為出庫實測徑流量;W庫蓄為水庫蓄水變量;W滲漏為水庫滲漏損失量;W庫蒸為水庫蒸發增加損失水量;W灌溉為灌溉還原水量;W工業為工業耗水量;W生活為生活耗水量。

水庫上游一般不設置高耗水工業，可以不考慮該流域內的工業耗水量。對于流域內人口較少的水庫也可以不考慮生活耗水量，或者可以根據人均用水量100 L/人·d和流域內的人口數、耗水率來估算生活耗水量。以下主要討論公式等號右側前5項的計算方法和誤差來源。

2 分項水量還原計算

2.1 出庫實測徑流量

出庫實測徑流量，包括通過大壩的水量以及不通過大壩的引、供水量。當水庫有出庫控制站時，應采用控制斷面實測值及通過其他分口的實測值來計算。寧波市大、中型水庫目前未設置出庫流量站，在計算該項值時以水工建筑物推流為主。

全市水庫的出流方式有供水、發電、泄洪、灌溉。有供水要求的水庫中，大型水庫已全部安裝了計量裝置，中型水庫有近一半未安裝。未安裝計量裝置的水庫，供水量可以通過水廠進水口的水量推算，或者通過供水管道型式及其水力因素推算。各水庫的發電、泄洪、灌溉出流基本采用水工建筑物推流方法計算。除了個別水庫進行過流量率定外，大多數水庫均采用設計公式及參數推流。可以看出，出庫實測徑流量W出庫在W天然中所占比例較高，其值的準確性對天然徑流計算結果有很大影響。水庫出庫流量站的建設至關重要。

2.2 水庫蓄水變量

寧波市大、中型水庫均有庫容曲線，水庫蓄水變量可通過水位查庫容曲線圖求得。有些水庫庫容曲線采用設計時地形圖上高程數據，未經過實測校核。有些水庫由于年代較長，產生淤積現象，水位與庫容的關系也相應發生改變。水位庫容曲線是計算蓄水變量的基礎，庫容曲線的可靠程度越高，蓄水變量計算的準確度越高。

2.3 水庫滲漏損失量

水庫滲漏量分為壩基滲漏、庫底滲漏和庫岸側滲三部分。在壩基滲漏較大的水庫上，可利用壩下反濾溝實測流量資料推算水庫滲漏量。

如果沒有實測流量資料，可選用冬季枯水期入庫流量接近零的月份推算月滲漏水量。在連續多日(如一旬)無降水量情況下，由于入庫流量和庫面蒸發均很小，可用下式推算滲漏水量。

應用(2)式計算水庫相應時間段內的滲漏量，并建立不同水位級下水庫平均水位與滲漏量關系曲線。由此計算月、年滲漏水量。

選取2009年1月中旬連續多日無降水量的時段，對于出庫流量控制較好的水庫(如只有供水量)或無出庫流量的水庫(共12座大型或中型水庫)進行滲漏水量的推算。發現只有一座水庫的滲漏水量大于零，其余水庫的蓄水量的減少小于出庫水量。經查，滲漏水量大于零的水庫存在嚴重的滲漏問題，其余水庫則在連續10日無降水情況下還有入庫流量的補給，故無法計算出滲漏水量。另外，寧波市很多水庫周圍植被很好，涵養水源能力較強，水庫在連續多日無降水情況下還有流量補給，則水庫滲漏量相對較小。

采用公式(2)計算滲漏水量的條件比較苛刻，對于寧波地區的大中型水庫并不合適。一方面水庫的出庫水量沒有經過實測，準確度不高。另一方面連續多日無降水量的情況并不多，入庫流量接近零的時候更少。

以目前的情況來看，除了具有大壩滲漏量實際觀測數據的水庫或者滲漏量特別大的水庫需要計算滲漏水量，其余水庫的滲漏水量可以不用計算。

2.4 水庫蒸發增加損失水量計算

流域內修建水庫之后，原來的陸面蒸發變為建庫后的水面蒸發，其差值就是需要還原的水庫水面損失量。有些水庫在徑流還原計算中把水庫純水面蒸發量當成水庫蒸發增加損失量進行計算，這樣是不合理的。當以水庫為研究對象，計算其來水量時，應考慮純水面蒸發損失水量。當以流域為研究對象，計算還原后的天然徑流量時，應考慮水庫水面蒸發比建庫前陸面蒸發增加的損失水量。

計算各時段水庫蒸發增加損失水量時，應先按下式算出水庫年蒸發增加損失水深。

式中:E年庫蒸為水庫年蒸發增加損失水深，mm;E年水蒸為實測蒸發器年水面蒸發量，mm;K為實測水面蒸發量換算為大水體蒸發量的系數;E年陸蒸為年陸面蒸發量，mm。有地區經驗公式時應直接使用其公式，無經驗公式可利用時，可用本站以上或與該水庫附近特性相似的水文站斷面以上流域平均年降水量減其年徑流深求得。

水庫各時段(月、季等)蒸發增加損失水量算式如下:

式中:V時段庫蒸為水庫各時段蒸發增加損失水量，104m3;0.1為單位換算系數;E年庫蒸為水庫年蒸發增加損失水深，mm;N為實測年水面蒸發量各時段年內分配百分數;A為水庫時段平均水位相應庫水面面積，km2。

以寧波市亭下水庫為例，計算2009年水庫年蒸發增加損失水量。亭下水庫位于浙江省奉化市溪口鎮，流域面積為176 km2，水位值采用1985國家高程基準。2009年平均水位73.84 m，相應水面面積為3.85 km2，年平均水庫水面面積占流域面積的2.2%。各月平均水位、相應水面面積及陸上水面蒸發場觀測蒸發量見表1。

表1 亭下水庫2009年月平均水位、相應水面面積及陸上水面蒸發場觀測蒸發量表

計算陸面蒸發，由于沒有地區經驗公式，亭下水庫流域內也無水文站徑流資料，暫時借用鳧溪流域的洪家塔水文站資料來推算。采用洪家塔水文站資料，用其斷面以上流域2009年降水量減去對應年徑流深推求，估算亭下水庫流域2009年陸面蒸發E年陸蒸=600mm。取K=1.0，根據亭下水庫陸上水面蒸發器實測年水面蒸發量849.7 mm，由(3)式計算得E年庫蒸=249.7mm。由(4)式計算每月蒸發增加損失水量，求和得年蒸發增加損失水量為101.1萬m3，換算到流域內蒸發增加損失水深為5.7 mm。2009年亭下水庫還原后徑流深為1 178.9 mm，蒸發增加損失水深只占4.8‰。

亭下水庫2005—2009年間，年平均徑流量為1.4233億m3，最少為2006年的0.7733億m3，由于2006年屬偏枯年份，陸面蒸發量也較大，年蒸發增加損失水深約占流域還原徑流深的1%。可以看出，年蒸發增加損失水量在年徑流量中所占比例隨著水資源量的多少而變化，但對計算年徑流深的影響很小。

但當水庫水深較淺，水面面積較大時，水庫蒸發增加損失水量不能忽略。例如四明湖水庫流域面積103km2，2009年月平均水位對應的水面面積為9.86 km2，經計算，2009年蒸發增加損失水量為245萬 m3，約占還原徑流量的3%。

所以，當陸面蒸發和水面蒸發的差值較小，增加的水庫水面面積占全流域的比例低于5%時，此項可以忽略不計。

2.5 農田灌溉耗水量

灌溉還原水量是指農田灌溉引水過程中，因蒸發消耗和滲漏損失掉而不能回歸到河流的水量，為灌溉引水量與回歸入河水量之差。當引水源在測驗斷面上游，而回歸水流入本站斷面以下時，灌溉還原水量等于灌溉引水量。當引水源和回歸水均在測驗斷面上游時，灌溉還原水量應等于灌溉耗水量即灌溉引水量減去綜合回歸水量。

當無實測資料但有調查的灌溉毛定額、實灌面積及灌區回歸系數等資料時，按下式計算:

式中:W灌溉為灌溉耗水量;M為毛灌定額;A為實灌面積;Φ為灌區(包括渠系、田間)回歸系數。

寧波市范圍內大中型水庫上游的灌溉引水，其回歸水一般在測驗斷面上游，灌溉還原水量應等于灌溉耗水量即灌溉引水量減去綜合回歸水量。對于水庫下游的灌溉用水，因水量已經計入出庫水量，不需要重復計算。

3 結語

從以上分項還原水量的分析可知，在水庫出庫水量沒有完全控制的情況下計算的水庫還原徑流量只能作為參考，其精度一般。水庫出庫流量站的建設至關重要，有條件的水庫應積極建設出庫流量站，把泄洪、發電等水量控制起來。同時應當加強水庫的測驗工作，減少水位、流量、水量等的誤差，做到以下4點:

1)提高水位觀測精度。因為流量推算和蓄水變量的計算都要通過水位進行，水位的準確是保證水量計算準確的前提。

2)出庫水量的推算應采用正確的推流公式和參數，且必須經過實測率定。建議大中型水庫對于供水管道安裝計量裝置、對于泄洪洞、輸水涵洞放水進行實測率定，對于電站應進行效率系數的率定。有條件的水庫應積極建設出庫流量站，控制通過電站、泄洪洞放出的水量。

3)定期復核水庫庫容，保證庫容曲線能真實地反映水位庫容關系。

4)水庫蒸發增加損失水量為水庫水面蒸發比建庫前陸面蒸發增加的損失水量，寧波市范圍陸面蒸發和水面蒸發差值在200～300 mm附近，各大、中型水庫可以參照以上方法估算蒸發增加損失水量。當水庫水面面積占全流域的比例不大時，計算流域徑流深時此項可以忽略不計。對于還原徑流計算中的滲漏水量，除了嚴重滲漏及有確切大壩滲漏觀測數據的水庫，其余水庫的滲漏水量目前可以不必計算。

［1］中華人民共和國水利部.SL247－1999水文資料整編規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.