崗南水庫和黃壁莊水庫應急調水方案的確定

樊建軍

（天津恩納社環保有限公司，天津300381）

崗南水庫和黃壁莊水庫應急調水方案的確定

樊建軍

（天津恩納社環保有限公司，天津300381）

在調查分析崗南水庫和黃壁莊水庫基本情況、入庫徑流的基礎上，給出了崗南水庫和黃壁莊水庫不同頻率的入庫徑流；建立汛期徑流—汛后徑流、全年徑流—次年汛前徑流的關系，預測水庫入庫水量，指出應急調水決策前的準備工作以及調水方案的制定思路，為水庫的應急調水決策提供理論依據。

崗南水庫；黃壁莊水庫；應急調水；調水決策

作為調蓄流域水資源的水庫，在流域水資源的防洪、供水等方面起著舉足輕重的作用。水庫應急調水是跨流域調水工程的一種，是解決水資源時空分布不均與用水需求的重要措施。水庫應急調水決策的正確與否，不僅關系當地的用水權益，而且決定著應急調水的安全性和有效性，是調水能否成功的關鍵因素。筆者在調查、分析水庫基本情況的基礎上，提出了調水決策的時機和方法，并以崗南水庫和黃壁莊水庫（以下簡稱崗黃水庫）為例進行應用介紹。

1 崗黃水庫基本情況

崗南水庫位于河北省平山縣崗南鎮附近的滹沱河干流上，是滹沱河中下游重要的大（Ⅰ）型水利樞紐工程，控制流域面積15 900 km2，總庫容15.71億m3，水庫以防洪、供水、灌溉為主，結合發電。黃壁莊水庫位于河北省鹿泉市黃壁莊村附近的滹沱河干流上，是以防洪為主，兼顧城市用水、灌溉、發電等綜合利用的大（Ⅰ）型水利樞紐工程，與崗南水庫聯合控制流域面積23 400 km2。崗黃水庫為串聯水庫，兩水庫是聯合調度、補償調節的關系。

2 調水決策時機及決策思路

2.1 調水決策時機的選取

調水決策時機的選取要考慮兩個方面，一方面是有急需的用戶，另一方面是考慮水庫是否有可外調的水量。調水決策時機一般選擇汛后和次年的汛前兩個時機。

（1）汛后，即每年9月底或10月初。這階段決策主要是看被調入地區（以下簡稱調入區）的缺水狀況。因為水庫全年的入庫水量主要集中在汛期，通過統計分析，可知調入區汛后調水決策有兩方面因素影響，一個是當地水庫在汛期的入庫水量及棄水量和汛前的蓄水量，即可判斷調入區是否缺水。如果汛期調入區當地水庫入庫水量很少，基本可以確定調入區缺水狀況。這一時機決策的重點是需不需要采取周邊應急調水措施。

（2）汛前，即每年的年初。一般情況下，汛前是調入區供水最為緊張的時期。這一時段調入區是否缺水或缺多少水更加明朗，所以此時段決策的重點是選擇哪座水庫或哪些水庫作為向調入區供水的調水水源（以下簡稱水源水庫），決定水源水庫可以調出多少水量。此時要全面綜合分析調入區缺水量、水源水庫的存水量，最為關鍵的是要預測各個水源水庫的入庫水量，從而決策選用哪座水庫或哪幾座水庫作為調入水源。

2.2 調水方案的思路及方法

首先分析調入區的缺水狀況及需調水量，然后分析水源水庫的可調水量，最后根據需調水量和可調水量之間的關系制定調水方案。調水方案的制定關鍵是第二步，具體的思路是：收集水源水庫的徑流資料，根據水源水庫徑流系列頻率分析計算，確定各水庫豐水年（P＜25%）、平水年（25%＜P＜75%）和枯水年（P＞75%）相應的徑流量。采用回歸分析法得出各水庫在豐水年、平水年和枯水年汛期徑流—汛后徑流關系、全年徑流—次年汛前徑流關系，然后預測水源水庫未來幾年汛期和全年的入庫水量，通過建立不同時期的徑流關系，分別對水源水庫汛后和汛前（決策所關注的兩個時機）入庫水量進行預報，為調入區用水規劃及水量調度提供參考依據和技術服務。

3 調水決策前的準備

調水決策前，需要分析調入區的基本情況，提出調水的必要性；分析水源水庫的徑流資料，預測水庫的入庫水量。

3.1 調水的必要性

崗黃水庫均為河北省子牙河流域的大（Ⅰ）型水庫，聯合向下游石家莊市及灌區供水，目前崗黃水庫已實現了與南水北調總干渠的聯通，可利用總干渠向其他城市調水。鑒于南水北調沿線城市的缺水狀況以及應急調水的緊迫性，向調入區應急調水顯得很有必要。

3.2 水源水庫的入庫水量預測

3.2.1 崗黃水庫入庫水量頻率分析計算

根據崗黃水庫1980—2008年汛前、汛期、汛后、全年控制徑流量數據，結合水庫控制流域面積，得到1980—2008年崗南水庫控制流域徑流深數據。崗黃水庫汛前、汛期、汛后和全年多年平均徑流量分別為2.19億、4.76億、1.26億和8.21億m3。繪制其汛前、汛期、汛后、全年徑流量頻率曲線，對頻率曲線進行配線，得出崗黃水庫不同頻率的配線成果，如圖1所示，并見表1。

表1 不同頻率下崗黃水庫控制徑流量106m3

圖1 崗黃水庫徑流頻率曲線

3.2.2 崗黃水庫入庫水量預報方法

（1）汛后預報。根據崗黃水庫汛期徑流系列，結合崗黃水庫汛期入庫水量頻率分析結果，將崗黃水庫汛期徑流系列劃分為豐水年、平水年和枯水年系列，然后分別建立崗黃水庫在豐水年、平水年和枯水年汛期徑流與汛后徑流關系，如圖2所示。若已知崗黃水庫汛期徑流量，通過汛期徑流與汛后徑流關系線，即可得到汛后徑流量，預報崗黃水庫汛后入庫水量。

（2）次年汛前預報。根據已有崗黃水庫年徑流系列，結合崗黃水庫次年汛前入庫水量頻率分析結果，將崗黃水庫全年徑流系列劃分為豐水年、平水年和枯水年系列，然后分別建立崗黃水庫在豐水年、平水年和枯水年全年徑流與次年汛前徑流關系，如圖3所示。若已知崗黃水庫年徑流量，通過全年徑流與汛前徑流關系線，即可得到汛前徑流量，預報崗黃水庫汛前入庫水量。

4 調水方案的制定

汛后調水決策和次年汛前調水決策，都是以各水庫現存水量與預報入庫水量為基礎，研究水庫在預留當地主要部門部分用水量以后，各水庫是否可以向調入區調水以及各庫可以向調入區提供多少水量。

4.1 汛后調水決策

在調入區遭遇特殊枯水年時，崗黃水庫不能為農業預留抗旱水源，只能適當預留當地工業用水1.5億m3。汛后調水決策有兩方面因素影響，一方面是根據汛期徑流量所預報的汛后入庫水量，另一方面是屆時水庫現存水量。利用崗黃水庫汛期徑流量預報汛后入庫水量，結合各水庫預留水量要求，求得各水庫有水可調的現存水量條件，然后判斷能否向其他城市調水。但是，可調水量太少時不值得一調，所以擬定基本可調指標來判斷是否可以實施調水。

圖2 崗黃水庫汛期徑流量與汛后徑流量關系

圖3 崗黃水庫不同水平年年徑流量與次年汛前徑流量關系

表2 崗黃水庫汛后調水決策計算結果104m3

表2列出了崗黃水庫汛期不同徑流量時，水庫的可調水量預測成果。從表2第一行可知，汛期崗黃水庫徑流為1億m3，預報汛后來水量為0.52億m3，汛后決策時，如果崗黃水庫中現存水量達到3.72億m3，就可以實施調水；反之，則不能實施調水，其余各行意義相同。在汛期徑流量相對豐沛年份，如表2崗黃水庫第五行以下，因預報汛后入庫水量均較大，水庫現存水量一定在死水位以上且水量充足，因此在這種年份必然能夠調水，與水庫現存水量沒有關鍵性的關系。在滿足各水庫作為應急水源向其他城市調水條件后，便可計算河北4庫調水措施實施時各庫可外調的水量及調入區可接收水量。

4.2 汛前調水決策

城市供水最為緊張的狀況一般都發生在汛前，這一時段城市是否缺水以及缺多少水情況更加明朗，所以在各年年初決策的重點是選擇哪座水庫或哪些水庫作為向調入區的應急水源及每座水庫可以調出的水量。在汛前決策中，主要關心的兩個問題是各庫汛前入庫水量和屆時水庫的蓄水量。利用上年度崗黃水庫全年徑流量預報得到各庫本年度汛前入庫水量，結合各水庫預留水量要求，求得各水庫有水可調的現存水量條件，判斷能否向其他城市調水。參考各庫汛后調水決策，汛前調水決策時同樣為各庫擬定一個基本可調水量指標，當各庫可調水量滿足此水量要求時，方認為該水庫符合向其他城市調水的條件。

當調入區遭遇特殊枯水年時，汛前崗黃水庫不能為農業預留抗旱水源，只能適當預留當地工業用水1.5億m3。崗黃水庫汛前調水決策計算成果，列于表3。

從表3第一行可知，上年度全年崗南、黃壁莊水庫徑流為3億m3，預報汛前來水量為1.2億m3，汛前決策時如果崗黃水庫中現存水量達到3.06億m3，就可以決策實施調水；反之，則不能實施調水，其余各行意義相同。在前一年徑流量相對豐水年份，如表3崗黃水庫第五行以下，因預報汛前入庫水量均較大，水庫現存水量一定在死水位以上且水量充足，因此在這種年份必然能夠調水，與水庫現存水量沒有關鍵性的關系。

表3 崗黃水庫汛前調水決策計算結果104m3

5 結論

以上分析可以看出，作為調水水源水庫，決策前首先分析水庫的入庫徑流系列，根據徑流系列分析豐、平、枯情況，建立水源水庫汛期和汛后、全年徑流與次年汛前徑流之間的關系，利用相關關系預測水庫的入庫水量，根據入庫水量及死庫容、基本調水指標確定水庫現存多少水量時可實行應急調水策略。該方法簡單，易掌握，可作為應急調水決策的基本方法。

TV697.1+4

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1004-7328（2014）03-0050-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.03.018

2014-01-17

樊建軍（1981-），男，工程師，主要從事水環境、水處理工作。