淺議抗旱應(yīng)急水源工程水量供需平衡分析計(jì)算

【摘要】基于抗旱應(yīng)急水量供需平衡問題，結(jié)合利民水庫水源工程，在簡述其供水水源的基礎(chǔ)上，對(duì)抗旱應(yīng)急需水量進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，采取相應(yīng)的分析與計(jì)算方法，得出該項(xiàng)目抗旱能力較好，可基本滿足灌溉與人畜生活用水需求的結(jié)論，并提出三點(diǎn)進(jìn)一步提升抗洪能力的措施。

【關(guān)鍵詞】抗旱應(yīng)急；水源工程；應(yīng)急水量；供需平衡；分析計(jì)算

旱災(zāi)是我國面臨的主要?dú)夂驗(yàn)?zāi)害之一，其會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展造成嚴(yán)重的影響，對(duì)農(nóng)業(yè)的影響更為嚴(yán)重。因此，為降低甚至消除旱災(zāi)對(duì)生產(chǎn)生活的影響，對(duì)應(yīng)急水源工程的水量供需平衡進(jìn)行深入的分析顯得尤為重要。傳統(tǒng)的平衡分析僅僅考慮供水總量與需水總量，無法真實(shí)反映地區(qū)實(shí)際抗旱能力。為此，還需選取科學(xué)的方法對(duì)應(yīng)急需水量實(shí)施準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，并以此為依據(jù)開展平衡分析?？购祽?yīng)急水量指的是旱情發(fā)生時(shí)的供水量與需水量，可以對(duì)地區(qū)旱災(zāi)發(fā)生時(shí)的供水能力與需水情況進(jìn)行反映，進(jìn)而從更深的層次評(píng)價(jià)其抗旱能力。

1、工程概況

利民水庫位于思南縣東南面大壩場(chǎng)鎮(zhèn)寨茵溝上，地理位置東經(jīng)108°22′，北緯27°45′，距大壩場(chǎng)鎮(zhèn)14km，距思南縣城47km。水庫壩址以上干流河長2.3km，河流比降28.3‰，流域幾何特征值θ=7.01。集水面積5km2，多年平均徑流量288萬m2，基流為0.04 m3/s。水庫樞紐由大壩、溢洪道、放水隧洞、管理房及進(jìn)壩公路組成。水庫正常高水位668.00m，設(shè)計(jì)洪水位669.00m（ P=2%），校核洪水位669.50m（ P=0.2%），死水位648.03m總庫容345萬m3，興利庫容305萬m3，死庫容5萬m3，原是一座以灌溉為主的小（一）型水庫，設(shè)計(jì)灌溉面積6785畝。

2、供水水源

本工程供水水源可以從爛田溝溪水或大溪溝溪水中選取，結(jié)合供水現(xiàn)狀得知，該水庫現(xiàn)有的水量是無法滿足需求的，需從大溪溝溪水等水源中引水。就水量而言，在引入爛田溝溪水或大溪溝溪水等水源后可以滿足實(shí)際需求。從項(xiàng)目投資的角度講，受益區(qū)主要水源來自于利民水庫，管路與相關(guān)配套設(shè)施均建成完好，功能也基本正常，在新建攔水堰以及引水渠中進(jìn)行補(bǔ)水即可確保供水系統(tǒng)發(fā)揮最佳效益。但如果從大溪溝溪水中引水，則需重新建設(shè)攔水堰與供水管道，攔水堰斷面如圖1所示，而且當(dāng)前的爛田溝水庫進(jìn)行建設(shè)規(guī)劃，項(xiàng)目前期工作正有序開展，為避免出現(xiàn)重復(fù)，節(jié)約資源，本應(yīng)急工程選定從爛田溝水庫中向利民水庫引水。

3、抗旱應(yīng)急需水量計(jì)算

3.1 供水保證率與設(shè)計(jì)水平年

根據(jù)相關(guān)要求，設(shè)計(jì)保證率不能低于97%。現(xiàn)狀年取2015年，設(shè)計(jì)水平年取2025年。在對(duì)爛田溝實(shí)際流量進(jìn)行確定的過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)與計(jì)算規(guī)范，考慮到當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展與現(xiàn)有水資源條件，水庫灌溉的保證率需要達(dá)到80%，集鎮(zhèn)與農(nóng)村供水的保證率為95%。

3.2 集鎮(zhèn)與農(nóng)村人口飲用需水量預(yù)測(cè)

有效供水范圍內(nèi)，人口總數(shù)為1.1萬人，其中集鎮(zhèn)人口9千人，農(nóng)村人口2千人，牲畜共900頭。規(guī)劃水平年的供水總?cè)丝谑褂萌缦鹿竭M(jìn)行計(jì)算：

公式（1）中，代表設(shè)計(jì)年限末期總用水人數(shù)（單位：人）；代表有效供水范圍中常住人口數(shù)量（單位：人）；a代表人口增長率，取6%；代表設(shè)計(jì)年限；代表機(jī)械人口增長數(shù)量，本項(xiàng)目無需考慮這一增長率，但需對(duì)集鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化進(jìn)行考慮，取60%。

設(shè)計(jì)水平年的牲畜數(shù)量使用如下公式進(jìn)行計(jì)算：

公式（2）中，代表設(shè)計(jì)年限末期總用水牲畜數(shù)量（單位：頭）；代表設(shè)計(jì)當(dāng)年總牲畜量（單位：頭）；a代表牲畜增長率，取10%；代表設(shè)計(jì)年限。

3.3 引洪渠流量設(shè)計(jì)中蓄水量預(yù)測(cè)

（1）人畜生活用水量

農(nóng)村人口生活用水的定額需根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程確定，人畜生活用水量如表1所示。

（2）建筑用水量

建筑用水需根據(jù)相應(yīng)技術(shù)規(guī)范中提出的具體要求進(jìn)行預(yù)測(cè)，規(guī)范指出對(duì)于村莊而言，建筑用水需按照居民生活用水總量的5%-10%進(jìn)行估算；集鎮(zhèn)則需按照居民生活用水總量的10%-15%進(jìn)行估算；而建制鎮(zhèn)則應(yīng)按照居民生活用水總量的10%-25%進(jìn)行估算。經(jīng)過一系列計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)建筑用水總量169.1m3/d。

（3）其他用水量

相關(guān)技術(shù)規(guī)范指出，管網(wǎng)漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水與建筑用水總和的10%-25%進(jìn)行估算，村莊取值相對(duì)較低，鎮(zhèn)區(qū)則較高。本工程供水范圍主要為農(nóng)村，所以管網(wǎng)漏水等一系列其他形式的用水量可按照居民用水與建筑用水總和的15%進(jìn)行估算，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)其他用水量285.4m3/d。

（4）水廠自用水量

相關(guān)技術(shù)規(guī)范指出，水廠自用水量需按照居民用水、建筑用水以及其他用水總和的5%進(jìn)行估算，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)水廠自用水量109.4m3/d。

3.4 抗旱應(yīng)急需水量預(yù)測(cè)

（1）人畜生活用水量

抗旱應(yīng)急期間，生活用水定額明顯降低，居民用水定額下降至40L/人·日，大牲畜用水定額下降至30L/頭·日，而小牲畜則下降至15L/頭·日，通過計(jì)算，居民生活用水平均量690.4m3/d，牲畜用水平均量21.1m3/d。

（2）建筑用水量

抗旱應(yīng)急期間不考慮建筑用水。

（3）其他用水量

根據(jù)上文得知，管網(wǎng)漏水等一系列其他形式的用水量需按照居民用水與建筑用水總和的10%-25%進(jìn)行估算，由于處在抗旱應(yīng)急期間，所以建筑用水取居民用水與建筑用水總和的10%，即71.1m3/d。

（4）水廠自用水量

按照居民用水、建筑用水以及其他用水總和的5%取值，其中居民用水、建筑用水以及其他用水等均以抗旱應(yīng)急定額為準(zhǔn)，則抗旱應(yīng)急期間的水廠自用水量為39.1m3/d。

根據(jù)作物生長規(guī)律，本項(xiàng)目抗旱應(yīng)急為期兩個(gè)月，在此期間所有用水均采取應(yīng)急定額，通過計(jì)算，抗旱應(yīng)急期間的集鎮(zhèn)與農(nóng)村總需水量為74.89萬m3。

4、水量供需平衡分析

項(xiàng)目區(qū)在97%設(shè)計(jì)保證率條件下的日枯流模數(shù)在2.73L/S·km2左右，總集雨面積9.3km2，日枯流來水量2000m3左右。計(jì)算得知，項(xiàng)目區(qū)日需水最大值僅為756.7m3，日枯流來水量遠(yuǎn)超出這一需求，所以水源水量十分充足。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，利民水庫在97%設(shè)計(jì)保證率條件下的入庫徑流量為199.4萬m3，總需求量139.48m3。平衡計(jì)算依據(jù)的基本原則為：抗旱應(yīng)急的兩個(gè)月中，選取《貴州省抗旱應(yīng)急引水2015（引調(diào)提水）工程實(shí)施方案編制大綱》中提出的用水量定額，正常時(shí)期選取規(guī)范定額。利民水庫總來水量約156.4萬m3，為降低旱災(zāi)造成的影響，抗旱應(yīng)急期間需要先滿足人畜生活用水需求，然后再使用多余的水進(jìn)行灌溉，按照以上定額進(jìn)行計(jì)算得知，在抗旱應(yīng)急期間，用于人畜生活飲用和爛田溝引洪渠引入水量進(jìn)行計(jì)算時(shí)的水量基本一致，但灌溉面積減少約825畝?；诖?，提出幾點(diǎn)抗旱應(yīng)急措施：

（1）將水庫死庫容視作備用水源。結(jié)合過去積累的抗旱經(jīng)驗(yàn)，在出現(xiàn)較為嚴(yán)重的旱情時(shí)，可將一部分死庫容作為應(yīng)急水源，同時(shí)對(duì)水庫實(shí)施配套改造，臨時(shí)轉(zhuǎn)變水庫的供水方式和功能，以此滿足項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、人畜飲水等方面的需求。

（2）對(duì)已經(jīng)損壞或報(bào)廢的水井實(shí)施修理和改造，將其視作應(yīng)急水源。項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有多處水井，其中約有25%都已經(jīng)報(bào)廢，喪失供水能力。可在條件允許的情況下修復(fù)報(bào)廢水井，并在豐水期回灌，用于抗旱應(yīng)急期間輔助供水，以此進(jìn)一步提升抗旱能力。

（3）就目前來看，供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以“地表——地表”或“地表——地下”兩種形式為主。若采取“地表——地表”的聯(lián)網(wǎng)形式，將主要水庫當(dāng)作調(diào)節(jié)中心，其余水庫作為補(bǔ)充，構(gòu)成一套和原有系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的全新體系，可起到大幅提升實(shí)際供水量的作用。

結(jié)束語

通過水源工程的有序開展與穩(wěn)定實(shí)施，思南縣旱災(zāi)造成的影響顯著降低，人畜生活、農(nóng)業(yè)灌溉等均可在抗旱期間保持正常，水量供需趨于平衡，加之供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、備用水源等方法的使用，其抗旱能力得到了大幅的增強(qiáng)，印證了項(xiàng)目收獲了巨大的成功，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，還可為相似的工程項(xiàng)目提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張成才，孫園園，王興華. 河南省抗旱應(yīng)急水量供需平衡分析研究[J]. 水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，05：90-92.

[2]金菊良，原晨陽，蔣尚明，許滸. 基于水量供需平衡分析的江淮丘陵區(qū)塘壩灌區(qū)抗旱能力評(píng)價(jià)[J]. 水利學(xué)報(bào)，2013，05：534-541.

[3]金菊良，費(fèi)振宇，酈建強(qiáng)，周玉良. 基于不同來水頻率水量供需平衡分析的區(qū)域抗旱能力評(píng)價(jià)方法[J]. 水利學(xué)報(bào)，2013，06：687-693.

[4]張海濱，蘇志誠. 抗旱應(yīng)急備用水源工程建設(shè)相關(guān)問題分析[J]. 中國防汛抗旱，2011，03：18-20.

作者簡介：

張小華（1982-）女，漢族，大學(xué)本科學(xué)歷，貴州福泉人，主要從事工程水文分析計(jì)算等方面的工作。