多力坤·麦麦提

（喀什市水利局,新疆 喀什 844000）

多年调节水库在天然水和人类用水时间及地域分配调节方面发挥着重要作用,为保证调节效益,必须在水库工程可研阶段进行多方案论证。在计算多年调节水库兴利库容时基于数理统计理论的合成总库容法应用较频繁,该方法既能有效克服其他方法因受到径流量样本长度限制而造成的多年循环数量不够及分析结果不准确的弊端,又能弥补其他方法受人为调节严重而失去水文现象自然规律的缺陷,增强定线成果的准确性与可靠性。

1 水库概况

某新建小型水库位于新疆巴楚县红海乡东南方向叶尔羌河支流克勒青河上游,与巴楚县城直线距离19.6 km,海拔高度1130 m～1136 m,属于小型引水注入式平原水库。水库大坝设计长度12.6 km,主坝和副坝长度分别为10.1 km 和2.5 km；坝高最大达5.4 m,设计库容1100×104m3。水库每年7 月～9 月引蓄叶尔羌河水以调节并满足下游恰瓦克乡、胜利乡、红海乡41.2×104亩耕地灌溉用水方面的需求。

2 研究方法

为简化分析过程,并保证分析结果的准确性,在应用合成库容法进行该新建小型水库多年调节兴利库容分析时必须将兴利库容分成多年库容与年库容两个量,其中,前者主要在分析和确定年际径流调节过程中使用,而后者则主要在年内径流季节性变化调节过程中应用,分别计算出多年库容与年库容后加总求和便得到兴利库容[1]。结合相关规范及类似工程经验,水库可供水量与损失量是影响和决定兴利库容的主要因素,水库蒸发、渗漏损失量通常表现为蓄水量的函数,其在兴利库容确定前无法计算,故确定水库兴利库容时必须分两种情况：

一是不考虑水库损失量的情况。主要依据水库所在流域来水量变差系数、设计保证率、水量调节系数等参数的实际取值,查找多年库容线图以进行水库多年库容系数的确定,再结合相关规范换算成多年库容值；在确定出来水量典型年的基础上结合水库可调节水量展开兴利调节,得出年库容,将所得到的多年库容和年库容加总求和以得出不考虑水库损失量的兴利库容。

二是考虑水库损失量的情况。基于以上所得到的不考虑水库损失量的兴利库容及水库调节水量系列,进行来水量调节计算,根据所得结果分析水库设计供水期,并推求供水期内水库库容可能的损失量,将该损失量值与第一步所得不考虑水库损失量的兴利库容值合并,以得到设计兴利库容值。

分两种情况进行该新建小型水库多年调节兴利库容计算时,水库设计供水期的确定存在困难,蒸发渗漏损失量计算时所使用的蓄水量主要根据第一步求得的不考虑水库损失量的兴利库容调节生成,且为近似估算。为此,必须进一步进行合成库容法所得该新建小型水库多年调节兴利库容值的检验,以保证结果的准确可靠。

3 研究过程及结果

3.1 坝址来水量分析

克勒青河上游无水文测站,也无实测径流资料,根据《新疆地表水资源》中所规定的径流深等值线可以查算到该新建小型水库径流深182 mm,坝址以上集水面积20.1 km2,坝址处多年径流量均值结果为252.7 万m3,年流量均值0.084 m3/s。根据CV、CS/CV等值线图可以查得该新建小型水库坝址处CV取值为0.5,CS取值为2.0 CV,保证率P=90%设计年径流量值109.4×104m3。因缺少水文观测资料,该新建水库根据降水量年内分配比例进行坝址径流年内分配,具体分配结果见表1。

表1 新建水库坝址径流年内分配结果

3.2 需水量分析

该新建小型水库北调红海乡农村引水工程项目区2025 年预计人口可达4.54 万人,包括1.28 万的乡镇人口和3.26 万的农村人口；集中养殖3.46 万头牲畜,包括2.82 万头大牲畜和0.64 万头小牲畜。红海乡乡镇居民设计生活用水定额为80 L/（人·d）,大小牲畜设计饮用水定额为45 L/（头·d）和12 L/（头·d）。结合类似农村供引水工程实践经验,按照10%确定管网漏损率,项目区2025 年全年红海乡生活用水总量为158.4×104m3。

水库所在流域来水量年内变化大,且该新建水库坝址区积水面积小,在确定生态需水量时只需考虑河道内生态需水量即可,并根据保证率P=90%的最枯月流量均值确定。结合流域径流年内分配过程,12 月为最枯月份,其所对应的水库坝址区生态径流0.004 m3/s,则可以得到年生态用水量值为9.7×104m3。

综合考虑新建小型水库北调红海乡农村引水工程项目区生活用水总量和生态用水量后可以得出,该新建水库年供水量应为168.1×104m3。

考虑到该新建小型水库受益范围内红海乡农村生活需水年内分配较为均匀的实际,应当结合其农村居民月生活需水量确定年内实际需水过程,具体见表2。

表2 红海乡农村年内生活需水过程

3.3 兴利库容计算

该新建小型水库位于叶尔羌河支流克勒青河上游,坝址处保证率P=90%设计年径流量109.4×104m3,比规划水平年需水量168.1×104m3小,为满足供水需求,水库必须多年调节。水库所在流域无实测水文资料,也不具备应用长系列时历法兴利调节的条件,为此,本文主要采用合成库容法分析多年库容和年库容,多年库容通过数理统计法计算,年库容则采用时历法确定,两个库容加总后一并考虑水库蒸发渗漏损失,便可得到水库多年调节兴利库容。

3.3.1 不考虑水库损失量的兴利库容

计算年调节库容时所采用的时历法对于水文资料缺乏地区无法准确选定来水系列,而本文则选取来水量和需水量一致、来水过程和多年平均来水过程一致的年份,根据时历法累计供水期各时段不足水量[2]进行该小型水库规划年兴利库容的确定。计算结果见表3,该新建水库坝址处年调节兴利库容值为59.7×104m3。

表3 该小型水库规划年水资源月供需平衡情况

通过数理统计法进行该小型水库多年库容计算,即根据所求出的调节系数和保证率,查图并计算多年库容调节系数,具体步骤如下：

由新疆水利水电勘测设计院所提供的水库入流参数CV及设计保证率,通过查普列什柯夫线可以得到坝址处多年库容调节系数β多为0.26,并根据下式确定小型水库多年库容：

式中：V多为小型水库多年库容,104m3；β多为坝址处多年库容调节系数,取0.26；W多年平均为多年平均径流量,104m3。

可以得到小型水库多年库容为63.5×104m3。

综合以上分析,考虑水库坝址处年调节兴利库容及多年库容的水库兴利库容为123.2×104m3。

3.3.2 考虑水库损失量的兴利库容

通过库水面蒸发渗漏损失深度均值与水库水面面积均值的乘积计算水库蒸发渗漏损失量。

（1）蒸发渗漏损失深度

特定时段内水库水面蒸发损失深度一般按照下式计算：

水库水面蒸发损失深度=折算系数×蒸发皿蒸发量-（降水-径流）

当采用75 cm～100 cm 口径蒸发皿时折算系数取0.75～0.80；采用20 cm 口径时,折算系数取0.6；使用300 cm 以上大口径蒸发皿时折算系数取1.0。蒸发皿蒸发量为水库坝址附近气象站小口径蒸发皿实际蒸发量,mm；降水和径流则为坝址附近同期降水量与径流深,mm。新疆水利水电勘测设计院所计算得该新建小型水库多年蒸发皿（口径20 cm）平均蒸发量为1299.8 mm,多年降水量均值498.5 mm,多年径流深178 mm,所以该新建小型水库水面蒸发损失深度应为467 mm。根据该水库地质条件可知,其无永久渗水通道,且坝肩、坝基渗漏量也很小,损失深度按照500 mm 确定,并平均分配于各月。将蒸发和渗漏考虑进去后,该小型水库损失水量深度应为967 mm。

（2）水库水面面积

为简化该新建小型水库多年调节兴利库容设计计算过程,可以先计算出忽略水量损失下的兴利库容,在该库容值一半的基础上再加上死库容即为该新建小型水库全年蓄水量均值[3],通过查水库特性曲线就能得到水库年平均水面面积；在此基础上进行水库年损失水量的计算,将计算结果平均分配至各月。在各月兴利库容之上加上供水期内水量损失量,即可求得考虑水量损失后小型水库的兴利库容值,水库蒸发漏损量根据下式计算：

式中：ΔW蒸为新建小型水库蒸发漏损量,m3；h平均水面为小型水库库面蒸发渗漏损失深度均值,mm；F库为库水面面积均值,m2。

查该新建小型水库设计库容曲线便可得到其多年水位均值,取2189.3 m,对应的库水面面积均值为6.1 m2。

水库水面蒸发主要受温湿度、风速等的影响较大,处于动态变化状态,该小型水库供水期内蒸发渗漏损失量3.23×104m3。基于此进行水库多年调节兴利库容计算,结果见表4。

表4 新建小型水库多年调节兴利库容

4 结论

综上所述,在合成库容法进行新建小型平原水库多年兴利调节库容计算的过程中,须将兴利库容分成多年库容与年库容两个量,分别计算并加总求和,这一操作对于大中小型水库具有普遍适用性,且对于无实测径流资料的流域具有操作简易性和可行性,其在水库调节水量系列分析的过程中考虑了水库蒸发渗漏损失量,并包括对多年库容与年库容进行调节计算,概念更加明确；在步步迭代演算的基础上,各项水利参数取值逐步收缩并与理论值无限接近。为保证分析结果的准确,必须确保所加总的年调节库容保证率符合规范要求,并严格控制查图求解过程中的人为误差。