日照水庫興利調度方案探討

王瑩瑩，公緒英,丁照平,王成民

(1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250000； 2.日照市日照水庫管理中心，山東 日照 276800)

0 引言

日照水庫為日照市三座大型水庫之一，距離日照市區較近，承擔著城市工業、城市居民生活供水以及農田灌溉任務，對日照市區的生活生產用水發揮著重要作用。水庫興利調度根據對歷年來水、蓄水實況的分析，有計劃地對入庫徑流進行調蓄，充分利用水庫調蓄能力，盡可能滿足各用水部門的需水要求[1]。

1 工程概況

日照水庫位于日照市城西16 km傅疃河中上游，水庫控制流域面積548 km2，是一座以防洪、城鎮居民生活供水和工業供水為主，結合灌溉、發電、養魚等綜合利用的大(2)型水庫。

日照水庫工程始建于1958年，2000年被鑒定為三類險庫，2005年對大壩安全鑒定存在的問題進行加固處理，2010年通過竣工驗收。2015年水庫增容工程批復實施，2018年印發了投入使用鑒定書。水庫工程級別為Ⅱ等，設計標準為100年一遇，校核標準為5000年一遇。水庫校核洪水位為46.95 m，設計總庫容3.356 9億m3，興利水位為43.30 m，興利庫容2.070 7億m3，死水位為46.95 m，死庫容0.075 1億m3。

2 興利調算計算

2.1 興利調度原則

根據日照水庫來水特征、沭水東調、三庫連通調水情況及城市供水、下游河道生態補水用水要求，結合水庫及受水區內其他蓄水工程的調蓄能力，擬定水庫的供水調度方式。合理調配入庫水量和受水區當地徑流，滿足城鎮居民生活供水、工業供水、下游河道生態補水、灌溉供水的用水需求。優先保證供水保證率高的用水戶，即優先保障城鎮居民生活用水、工業用水，其次為下游河道生態補水、灌溉用水。

2.2 興利調度工況

考慮到三庫連通工程的實施，本次興利調度考慮現狀及規劃兩種工況。不同工況下跨流域調水示意圖如圖1，圖2所示。

現狀工況沭水東調工程從青峰嶺水庫、仕陽水庫取水經河道取水，在沭河莊科壩上匯合后通過沭水東調工程隧洞調水至傅疃河流域的日照水庫，經日照水庫調蓄后向日照市城鎮居民生活及工業供水。

規劃工況非汛期三庫連通工程從青峰嶺水庫、仕陽水庫取水經管道輸水，在大徐家莊村東匯合后通過沭水東調工程隧洞調水至傅疃河流域的日照水庫，經日照水庫調蓄后向日照市城鎮居民生活及工業供水；汛期沭水東調工程利用河道輸水，將青峰嶺水庫、仕陽水庫、嶠山水庫棄水以及沭河區間來水在沭河莊科壩上匯合后通過已建沭水東調工程隧洞調水至傅疃河流域的日照水庫，經日照水庫調蓄后向日照市城鎮居民生活及工業供水，其中嶠山水庫作為莒縣城市供水水源地，只考慮嶠山水庫汛期棄水匯入沭河作為可調水量。

2.3 日照水庫自身流域徑流量

1)日照天然徑流量還原計算。日照水庫設有水文站，具有長系列流量、水位及蓄水量觀測記錄，采用水文站實測資料根據水量平衡原理進行還原計算，經分析計算，日照水庫多年平均天然徑流量為16 951萬m3。日照水庫多年平均逐月天然來水量見表1。

表1 日照水庫多年平均逐月天然徑流量 萬m3

2)日照水庫自身流域現狀工程下徑流分析計算。現狀工程條件下的來水量，是在天然徑流量的基礎上，扣除現狀上游蓄水工程的蓄水量和用水量后的水量。日照水庫現狀工程條件下來水量由兩部分組成：一是上游水庫現狀來水經調蓄后的下泄水量，另一部分是上游水庫—日照水庫區間現狀工程條件下的來水量。

經計算，日照水庫現狀工程條件下的多年平均入庫年徑流量為15 400萬m3。日照水庫現狀工程條件下多年平均逐月入庫凈流量見表2。

表2 現狀條件下多年平均逐月入庫徑流成果表 萬m3

2.4 跨流域調入水量

在確保調出水流域下游河道基本生態用水以及灌區灌溉用水量的前提下，在日照水庫自身流域無棄水的情況下，將青峰嶺、仕陽的富余興利水及河道內富余雨洪水資源調入日照水庫。

隨著水庫除險加固工程的實施及水文預報信息系統的完善，水庫調度控制運用技術不斷提高，水庫可實現全年興利水位控制。本次調算中，青峰嶺水庫根據水庫實際運行情況，控制水位采用161.00 m以外，其他各水庫的控制水位均為興利水位。確定調出區流域青峰嶺、仕陽水庫的生態供水量、城市供水量確定水庫可調限制庫容Vout，采用長系列變動時歷法進行調算，最終確定日照水庫的調入水量。不同工況下跨流域調入日照水庫水量見表3。

表3 不同工況下跨流域調入日照水庫多年平均逐月水量成果表 萬m3

2.5 各用水戶需水情況

目前日照水庫的用水戶主要是城市供水、下游河道生態需水、灌溉需水。

從水庫供水效益考慮，日照水庫調水限制水位43.30 m(興利水位)時供水效益最為顯著，但日照水庫調水限制水位太高也容易造成調水后日照水庫自身流域發生洪水時棄水的問題。本次按照日照水庫預留非汛期20年一遇洪水洪量2 193萬m3考慮，將其作為日照水庫調水限制庫容。經分析，日照水庫調水限制庫容為19 265萬m3，相應水位為42.5 m。選定日照水庫調水限制水位42.50 m方案。日照城區需水量41.98萬m3/d，保證率為95%。

下游河道生態需水量采用Tennant法進行分析[2]，取日照水庫現狀工程條件下徑流量的10%計，即年需生態水量為1 540萬m3，月需水量為128.6萬m3。生態供水保證率按90%考慮。

日照水庫灌區現狀及規劃灌溉面積為1.8萬畝。考慮到日照市水資源狀況及日照水庫灌區現狀，日照水庫灌溉面積按1.8萬畝進行調算。灌區多年平均灌溉凈定額為156.5 m3/畝。灌溉水利用系數取0.65。灌溉用水保證率取50%。

2.6 供水調節計算

通過長系列時歷法興利調節計算分析其可供水量及供水保證率。根據日照水庫站實測蒸發深資料。滲漏損失水量采用月平均庫容的1%計算。起調水位為死水位28.90 m，死庫容為751萬m3。調算后用最后一年的年末庫容作為起調庫容再進行調算，直至起調庫容與最后一年的年末庫容一致。日照水庫6月～9月上限水位采用相應汛期限制水位控制，其余月份上限水位采用興利水位控制，超過該水位則棄水。

2.7 興利調節計算結果

城鎮居民生活和工業供水，供水保證率為95%，供水時間為全年，現狀工況多年平均供水量15 107萬m3，規劃工況多年平均供水量15 052萬m3；下游河道生態補水，供水保證率為90%，當下游河道控制斷面低于最小生態流量時，水庫進行生態補水。現狀工況和規劃工況多年平均供水量1 404萬m3；農業灌溉供水，供水保證率50%，結合灌溉制度，水庫進行灌溉供水。現狀工況多年平均供水量285萬m3，規劃工況多年平均供水量273萬m3。日照水庫興利調節計算成果表見表4。

表4 日照水庫興利調節計算成果表

2.8 興利調節計算調度分區

將各典型年的計算成果繪制在同一張縱坐標為庫水位、橫坐標為時間的圖中，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](見圖3，圖4)。

1)加大供水區(Ⅰ區)：上限為正常蓄水位，下限為保證供水線。當水庫水位位于此區時，水庫可視需要加大城市、生態、灌溉供水量。

2)保證供水區(Ⅱ區)：上限為保證供水線，下限為50%降低供水線。當水庫水位位于此區時，水庫按保證供水量方式供水。

3)50%降低供水區(Ⅲ區)：上限為50%降低供水線，下限為90%降低供水線。當水庫水位位于此區時，水庫可視需要降低灌溉供水量。

4)90%降低供水區(Ⅳ區)：上限為90%降低供水線，下限為95%降低供水線。當水庫水位位于此區時，水庫可視需要降低灌溉、生態供水量。

5)95%降低供水區(Ⅴ區)：上限為95%降低供水線，下限為死水位。

3 結語

日照水庫有城市生活供水、工業供水、農田灌溉、生態流量等多項供水任務，需協調不同供水任務，使得工程供水效益最大化。興利調度方案充分利用日照水庫自然流域來水和跨流域調水，提高日照供水保障能力。