将来可实现灵活调节的年度灌溉水库预报兴利调度线绘制

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：与当年预报的兴利调度线相应的水库供水过程，称为年度供水计划。1995年年初水库蓄水位为59.92m，试推求并绘制该年兴利调度线。根据表G7.2中第、两栏绘图，如图G7.1所示，修正后的水位过程线即该年预报的兴利调度线，相应于修正后的用水过程即年度供水计划，见表G7.2第栏。

当年预报的兴利调度线是指根据当年预报的来水和估算的用水，通过水量平衡计算，推求的水库当年的蓄水过程线。与当年预报的兴利调度线相应的水库供水过程，称为年度供水计划。

1.水库来水量的预报

当年来水过程的预报，可根据长期气象预报所给出的逐月降水量数据，用以下方法计算出各月的径流量。

（1）降雨径流相关法。根据预报的各月降水量H，由月降雨径流相关图查得月径流深R，然后利用式（X1.19）求得各月来水量W。

（2）月径流系数法。由各月径流系数乘以预报的月降水量得到各月来水量。

（3）年、月降水量相似法。按长期预报的当年年降水量和各月降水量，与过去历年的年、月降水量相比较，若过去某年的年降水量、逐月降水量都与当年的预报值很接近，即以该年实测径流过程作为本年预报的径流过程。

此外，具有长期年月径流资料的水库，可采用数理统计等方法直接预报各月的径流量。

2.灌溉用水量的估算

此处灌溉用水量指需要水库供给的灌溉水量，相对于输送到田间的水量来说，是毛灌溉水量，它等于为保证作物正常生长需要由灌溉工程供水到田间的水量与渠系输水损失量之和。为避免混淆，将保证作物正常生长需要由灌溉工程供水到田间的水量称为净灌溉用水量。水库供给的灌溉用水量等于净灌溉用水量除以渠系水有效利用系数η。

净灌溉用水量一般需要以日或旬为时段的降雨资料，通过计算灌溉制度的办法推求。在编制年度供水计划时，由于长期气象预报至多也只能预报出当年各月的降雨量，不能预报逐日逐旬的降雨量，这样，根据田间水量平衡逐日逐旬地推算当年的灌溉制度就有困难。因此，逐月灌溉用水量的推求常用以下方法。

（1）年、月降雨相似法。以降雨相似年份的净灌溉用水过程，考虑灌区当年的灌溉面积、作物组成等情况，作一定的修正，即作为预报的本年净灌溉用水过程，并根据当年灌区渠系的防渗条件、用水管理等因素确定渠系水有效利用系数η，进而计算灌溉用水过程。

渠系水有效利用系数η与工程配套、防渗措施、用水管理、渠床下岩性、地下水埋深等有关，应根据灌区的具体情况调查分析确定，缺乏资料时，可参考表G7.1选用。

表G7.1　渠系水有效利用系数η

注　本表摘自《水利水电工程水文计算规范》（SL278—2002）。

（2）逐月耗水定额法。根据灌区试验及多年实践，推得作物逐月总耗水定额（m3/hm2），此耗水量是由田间有效降雨量及净灌溉用水量两方面供给。以此为出发点，根据预报的当年逐月降雨量，推求需要水库供给的逐月灌溉用水量的计算式为

式中　W用——逐月灌溉用水量，m3；

E——作物月耗水定额，m3/hm2，确定方法将在“农田水利”课程中介绍；

A——灌区总灌溉面积，hm2；

α田间——降雨的田间有效利用系数，它与降雨总量、降雨强度、土壤性质等因素有关，可根据当地试验资料确定，河南、山西资料表明可取α田间＝0.7～0.8；

H——月降雨量，mm；

η——渠系水有效利用系数；

10——单位换算系数。

（3）固定灌溉制度法。我国北方以灌溉旱作物为主的水库，若各年净灌溉用水量差别较小，每年也可采用固定的灌溉定额，即各年同一月份的净灌溉用水量为常数。考虑当年的渠系水有效利用系数η，可得到逐月灌溉用水量。

3.当年预报的水库兴利调度线的计算与绘制

根据当年预报的水库逐月来水量和灌溉用水量，考虑水量损失，依据水量平衡原理逐月进行调节计算，即可推算出当年的水库兴利水位过程线，即当年的水库兴利调度线。调节计算方法与规划设计时水库兴利调节计算的方法基本相同，但必须注意以下几点：

（1）以当年年初或上一年末实际库水位作为调节计算的起始条件，按日历年顺时序逐时段调节计算推求水库的兴利蓄水过程。

（2）对于防洪和兴利不结合的情况，水库兴利蓄水量V在死库容V死与V死＋V兴之间；对于防洪和兴利结合的情况，则要考虑防洪限制水位的限制，水库在汛期中应按防洪规定的各阶段的防洪限制水位限制蓄水，即兴利蓄水量V不应大于防洪限制水位相应的库容。

（3）遇到供水不足月份时，为减小破坏深度，应按比例提前缩减供水，修正供水量，并按修正后的供水量推求水库当年的兴利调度线。

【例G7.1】　某水库集水面积F＝20.1km2，灌溉面积1300hm2。正常蓄水位66.7m，相应库容1350万m3；死水位为56.80m，相应库容为400万m3。该水库防洪与兴利无结合库容。根据气象预报的逐月降水量求得各月来水量、灌溉用水量见表G7.2中的第（2）、（4）栏。利用简化法计算损失求得各月损失水量6万m3。1995年年初水库蓄水位为59.92m，试推求并绘制该年兴利调度线。

计算过程见表G7.2。根据当年预报的水库逐月来水量和灌溉用水量，考虑水量损失，计算逐月净来水量与用水量差值，正值即水库可蓄水量，负值即水库应供水量。由当年年初库水位59.92m，利用水位—容积关系线查得相应蓄水量600万m3，以此为起始条件，顺时序计算水库逐月的月末蓄水量，并据此求得月末库水位。

从表G7.2中可以看出，若4月按用水要求供水，4月末水库蓄水量为464万m3。若5月仍按用水要求供水，则5月末水库蓄水量为330万m3，低于死水位相应的库容400万m3，这是不允许的。可知，5月缺水量70万m3，将出现集中断水，作物生长则会造成严重损失。为减小损失深度，通常采取提早减小供水量的办法。比较简单的方法是所缺70万m3水量在4月、5月按各月用水量的大小进行分摊，即每月用水量按70/（208＋250）＝15.3%的比例缩减，4月减少供水32万m3，5月减少供水38万m3。修正后的各月用水量及相应的月末水位列于表G7.2中括号内。

根据表G7.2中第（1）、（8）两栏绘图，如图G7.1所示，修正后的水位过程线即该年预报的兴利调度线，相应于修正后的用水过程即年度供水计划，见表G7.2第（4）栏。

表G7.2　某水库1995年预报的兴利水位过程线计算表

4.当年预报的水库兴利调度线的应用

上述根据预报资料所求得的水库兴利调度线，实质上就是当年各月末库水位的预报值，由于预报不可避免地存在误差，因此该年实际库水位变化过程可能在当年兴利调度线的上下波动。运行中，若实际库水位落在当年兴利调度线之上，则可加大供水，例如增大地表水灌溉面积或引水灌塘或加大其他用水部门（如发电）的用水等；若实际库水位落在当年兴利调度线附近时，则按计划供水；若实际库水位落在当年兴利调度线之下，则应缩减供水，减小破坏深度。当然，还必须结合中、短期预报及当时的库水位，随时调整年初所做的库水位的预报值，研究可能出现的缺水或弃水情况，以便及早研究对策。例如，汛前某月月初库水位在当年兴利调度线之下，但由中、短期水文预报得出，后续有大暴雨，则可按计划供水。总之，应结合当时的气象水文中、短期预报，灵活掌握，合理调度。

图G7.1　某水库1995年预报的水位过程线

将来可实现灵活调节的年度灌溉水库预报兴利调度线绘制

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