福地水庫旱警水位的確定

沈建亞

（西安水文水資源勘測局，陜西 西安 710100）

1 水庫概況

福地水庫位于陜西省宜君縣五里鎮套灘村，壩址距河口約30 km，屬于北洛河一級支流五里鎮河。壩址以上流域面積120 km2，主流長度25 km，比降10‰。福地水庫樞紐工程于1 958 年10 月破土動工，1965 年9 月竣工完成。總庫容1050萬m3，興利庫容427 萬m3，死庫容135 萬m3，是一座綜合開發的Ⅲ等中型水利樞紐工程，兼有防洪、灌溉、旅游養殖等多種功能，灌溉面積800 km2。

流域內多年平均降雨量650 mm，多集中在7 月、8 月、9 月，最大降雨量為2003 年925 mm，河道來水除少量由春季融雪及地下水補給外，主要由降雨形成，多年平均徑流量7.29×106m3。

1.1 水庫工程簡況

水庫樞紐工程包括大壩、溢洪道、輸水涵洞和泄洪排沙洞四大部分。福地水庫工程特性見表1。

表1 福地水庫工程特性表

1）水庫大壩：水庫大壩為均質土壩，最大壩高30 m，設計壩底高程991.75 m，壩頂高程1021.75 m，壩頂長161.00 m，壩頂寬4.00 m，最大壩底寬度為185.00 m。

2）泄洪放水設施：2002 年～2003 年除險加固后，壩樞杻工程情況為：右岸為開敞式正槽溢洪道，進口底高程1015.75 m，進口平渠段尺寸為115 m×20 m（長×寬），最大下泄流量213 m3/s。

3）洪水標準：水庫原設計標準為50 年一遇洪水設計，最大下泄量為242 m3/s，200 年一遇洪水校核，洪峰流量為310 m3/s。

1.2 壩址上下游情況

福地水庫大壩上游為山區和半山區，山區植被較好，沒有蓄引水工程。下游五里鎮河西南東北向匯入北洛河，至匯入口沒有蓄引水工程。

1.3 輸配水工程及供水狀況

輸水涵洞位于大壩左岸，進口底壩高程為1004.90 m，進口控制建筑物采用臥式雙排孔放水，設計輸水流量1.00 m3/s，校核輸水流量1.50 m3/s。涵洞洞身采用城門洞型斷面形式，凈寬0.80 m，凈高1.50 m，比降i=1/200，總長110.00 m。新建泄洪排沙洞位于大壩左岸，為無壓式，泄洪排沙洞進口底板高程為1002.00 m，洞身斷面采用城門洞形，底寬3.8 m，洞高4.89 m，洞底比降為2%，洞長243.62 m，洞出口底板高程為997.13 m，最大泄洪流量為171 m3/s。

1.4 水庫現狀

水庫建成后經過48 年運行，為當地農業生產和防洪做出了積極貢獻。但經過多年淤積，水庫的調蓄、防洪作用已顯著下降。目前水庫壩前淤積高程已達1010.75 m，淤積量為649.6 萬m3，實際最高蓄水位為1015.75 m，蓄水量為66.61 萬m3。

2 水庫來水量和現狀用水量調查

在福地水庫的積極參與下，對建庫以來月、年來水量和1980 年～2012 年的月、年用水量及用水性質進行調研。

2.1 集水區域來水過程調查

調查方法：根據水庫水量平衡原理由水庫管理部門逐月進行計算，得到1989 年～2012 年各月來水量。水庫管理部門提供徑流量系列為24 年，不滿足頻率計算分析有關要求。為此，選擇鄰近河流漆水河耀縣水文站1980 年～2012 年徑流量系列資料采用平均值逐月比對法對福地水庫徑流量系列進行延長。

2.2 用水狀況調查

調查方法：根據福地水庫提供的用水量表推算出月、年實際用水量。福地水庫主要用水為灌溉、生態和水庫蒸滲用水，沒有工業和城鎮生活用水。

1）農業灌溉用水：福地水庫灌溉面積800 km2。

2）生態用水：按水庫年實際平均來水量的10%計算年生態用水量，然后平均分配到各月。

3）水庫蒸滲耗水：采用汛期（6 月～9 月）和非汛期（10 月～5 月）計算，汛期根據汛限水位所對應的庫容（查水庫庫容曲線）減去死庫容所得的庫容的1%，為汛期蒸滲水量；非汛期根據正常蓄水位（即正常高水位）所對應的庫容（查水庫庫容曲線）減去死庫容得到庫容的1%，為非汛期蒸滲水量。資料由水庫管理部門提供2001 年～2012 年農業灌溉、生態環境及水庫蒸滲系列資料。

3 旱警水位確定

3.1 水庫來水量分析計算

1）水庫徑流量系列的確定：根據上節一致性分析結論，擬采用插補延長系列進行頻率計算分析。

2）設計年徑流的計算：用1980 年～2012 年插補延長的年徑流量系列資料進行頻率計算分析，頻率計算曲線圖見圖1。由圖1 可知，75%的設計年徑流量為3.47×106m3；95%的設計年徑流量為2.57×106m3。

圖1 福地水庫年徑流量頻率計算曲線圖

3）徑流量年內月分配：選用與75%和95%頻率相接近的各3 個年份（與75%頻率接近的年份為1986 年、1997 年、2002 年，與95%頻率接近的年份為1980 年、1987 年、2008 年），從中選取最不利的一個年份進行年內各月來水量分配計算。與75%頻率接近最不利年份選2002 年，與95%頻率接近最不利年份選1980 年，進行年內月分配計算，計算成果見表2。

表2 福地水庫徑流量年內分配計算成果表 單位：106m3

3.2 需水量分析

調查需水量分析計算：由于資料所限，需水量預測較為困難，本次直接以實際用水量作為需水量進行分析計算。

3.3 應供水量分析

當水庫的來水量大于及等于月用水總量時，水庫未來來水量滿足用水需求，水庫應供水量為0。當來水量小于月用水總量時，其差值為水庫應供水量。根據福地水庫各月用水總量及不同頻率設計各月來水量分析計算各月應供水量。福地水庫應供水量逐月滑動計算見表3。按75%偏旱年景計算的月最大應供水量為0.196×106m3。按95%干旱年景計算的月最大應供水量為0.303×106m3。

表3 福地水庫應供水量逐月滑動計算表 單位：106m3

3.4 旱警水位確定

福地水庫為年調節水庫，根據《旱警水位(流量)確定辦法》，水庫旱警水位以逐月滑動計算的水庫應供水量最大值與死庫容之和得到的庫容量所對應的水庫水位作為水庫旱警水位，并考慮庫內取水設施高程等因素，綜合分析確定。福地水庫按75%偏旱年景來水量和95%干旱年景來水量計算的最大應供水量分別為0.196×106m3和0.303×106m3。由于水庫經過48 年運行，泥沙淤積量已占據了大部分庫容，目前實際蓄水庫容只有0.666×106m3，對應的庫水位為1015.75 m，與溢洪道底高程一致。實際死水位為1009.20 m，取水口為斜坡塔式，目前取水口最低高程也為1009.20 m，故死庫容為0。因此按最大月應供水量0.303×106m3計算得到的水位1014.80 m 即為旱警水位。考慮今后社會經濟發展和環境生態水平的提高，確定福地水庫旱警水位為1014.80 m。

4 成果合理性分析

根據福地水庫1989 年～2012 年24 年歷年各月最低水位資料統計低于旱警水位的次數，與福地水庫運行以來實際情況基本一致。

1）低于旱警區間分析

低于旱警水位的月份全年各月都有，但最大應供水量為3 月～6 月，此時期為春灌時期，農田灌溉用水量較大，來水量又相對較少，這與實際情況也相符。

2）重現期分析

24 年中月最低水位低于旱警水位的頻次依次為29.2%、29.2%、25.0%，平均為27.8%，近3 年一遇，與福地水庫實際情況相符。福地水庫歷年月最低水位低于旱警水位次數統計見表4。

3）控制參數分析

本次確定的福地水庫旱警水位為1014.80 m，該水位高于水庫死水位5.60 m。其對應旱警庫容0.303×106m3，占目前實際可蓄庫容的45.5%。

綜合評價旱警水位指標基本合理。

表4 福地水庫歷年月最低水位低于旱警水位次數統計表 單位：次

5 結論及建議

在確定旱警水位時，根據水庫所在流域面積情況，所在流域地市經濟社會發展狀況以及水庫下游的用水需求，需既考慮水庫現狀的用水需求，又考慮未來的用水需求。

本次確定的福地水庫旱警水位1014.80 m，經陜西省防汛抗旱總指揮部和陜西省水文局組織專家進行審核，得到了專家組的一致通過，并在實際工作中得到了應用，為當地工農業生產和防汛抗旱工作提供了準確的依據。