薛峰水庫旱警水位分析確定

王紅艷

（西安水文水資源勘測中心,陜西 西安 710068）

1 水庫概況

薛峰水庫位于陜西省韓城市板橋鎮(zhèn)薛峰村,庫區(qū)流域面積529 km2,多年平均年降雨量650 mm,徑流量0.5734億m3。水庫總庫容43.6百萬m3,有效庫容30.00百萬m3,死庫容2.40百萬m3,均質(zhì)土壩,壩頂高程615.22 m,最大壩高56.22 m,壩頂長340.00 m。水庫主汛期汛限水位606.00 m,次汛期607.00 m,水庫防洪標準為50年一遇設(shè)計洪峰流量1010 m3/s、洪量18.00百萬m3,千年一遇校核洪峰流量2310 m3/s、洪量40.00百萬m3。

水庫承擔韓城市區(qū)和韓城發(fā)電廠供水、七個鎮(zhèn)（辦）16萬畝農(nóng)田灌溉,以及下游108國道、304省道、西侯鐵路、象山煤礦等大型國企和3個鎮(zhèn)（辦）4萬人口及3萬畝耕地,總計5億元人民幣資產(chǎn)的防洪保安任務(wù),是區(qū)域防汛地位十分重要的全國防汛重點中型水庫。自1975年水庫建成運行以來,累計向城市生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等供水600.00百萬m3,已成為韓城市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟社會發(fā)展重要的水安全供給保障工程。

2 水庫來水量和現(xiàn)狀用水量調(diào)查

2.1 集水區(qū)域來水過程調(diào)查

在韓城市防辦和水庫管理單位等的參與協(xié)助下,開展了水庫所在全流域地形地貌、植被、產(chǎn)匯流等現(xiàn)場實地查勘調(diào)研。水庫所在澽水河徑流主要由降雨形成,徑流隨降雨的變化而變化。河流水量汛期主要由降雨補給,枯水季節(jié)主要依靠地下水補給,徑流年際變化大,年內(nèi)分配極不均勻,多年平均徑流量57.34百萬m3。調(diào)研取得澽水河薛峰水庫提供1975年～2021年47年水庫月、年來水量系列576個數(shù)據(jù)資料,見表1,經(jīng)分析整理用于來水量計算。

表1 2001年～2021年實際用水調(diào)查成果統(tǒng)計表 單位：106m3

2.2 用水狀況調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場查勘調(diào)研,依據(jù)薛峰水庫提供的2001年～2021年21年農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)、生活等各項用水量,并分析核算出月、年實際用水總量。

（1）城市工業(yè)用水：薛峰水庫主要以農(nóng)業(yè)灌溉為主,兼顧市區(qū)及韓城發(fā)電廠供水任務(wù),2011年12月發(fā)電廠停產(chǎn),2011年后無工業(yè)用水統(tǒng)計。

（2）城鎮(zhèn)生活用水：薛峰水庫城鎮(zhèn)居民供水對象為韓城市新城區(qū)、老城區(qū),供水城鎮(zhèn)居民人口約10萬人,用水定額取156 L/d；農(nóng)村居民供水對象主要為衛(wèi)東、芝陽鎮(zhèn),農(nóng)村居民人口約3000 人,生活用水定額取80 L/d。

（3）農(nóng)灌用水：75%灌溉設(shè)計保證率的灌溉面積 10.67千公頃。

（4）生態(tài)用水：生態(tài)用水量為10%多年平均入庫徑流量法推算所得。

（5）水庫蒸滲用水：根據(jù)薛峰水庫典型年蒸滲資料統(tǒng)計得出。

3 水庫旱警水位確定

3.1 年徑流量資料“三性”分析

（1）代表性分析

根據(jù)1975年～2021年徑流資料,點繪出薛峰水庫年徑流過程線（圖1）和年徑流差積曲線（圖2）。從薛峰水庫年徑流過程線可以看出其既包括豐水年,又包括枯水年,并以枯水年為多,豐水年數(shù)較少且急劇震蕩。其年徑流差積曲線的正序與逆序數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系一般,說明其資料的代表性能夠滿足旱警水位分析計算精度的要求。

圖2 薛峰水庫年徑流差積曲線

（2）一致性分析

因為在采用的資料系列內(nèi),薛峰水庫庫區(qū)集水區(qū)域內(nèi)無取引水工程,流域生態(tài)壞境基本沒有遭受人類活動破壞,整個集水區(qū)域內(nèi)沒有遭受較大人工開挖改造,所以可認為資料系列具有較好一致性。

（3）可靠性分析

在現(xiàn)場實際調(diào)研薛峰水庫庫區(qū)流域產(chǎn)匯流環(huán)境條件狀況,以及水庫供水和用水設(shè)施設(shè)備、取用水量計量監(jiān)測、取用水管理與保護等歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,整理分析其建庫以來月、年來水量和2001年～2021年月、年用水量,認為水庫來水系列資料是可靠的。

3.2 水庫年來水量分析計算

（1）設(shè)計年徑流量

根據(jù)1975年～2021年水庫年徑流量系列資料,采用經(jīng)驗頻率點子與理論頻率點子相擬合的配線法進行年徑流量系列頻率計算,分析計算其來水量,Cs/Cv為2.67。頻率計算后,水庫多年平均來水量0.5734億m3,75%偏旱年來水量為0.1737億m3,95%干旱年來水量0.1433億m3。頻率曲線見圖3。

圖3 薛峰水庫來水量頻率曲線圖

（2）設(shè)計水平年年徑流年內(nèi)月分配

在上述表1“2001年～2021年實際用水調(diào)查成果統(tǒng)計表”中找年徑流量與設(shè)計年徑流量接近的年份,并按這一年的各月來水量占其年徑流量的比例分配設(shè)計年年徑流量的各月徑流量,成果見表2。

表2 薛峰水庫設(shè)計年來水量頻率計算成果表 單位：億m3

3.3 需水量

由于資料所限,需水量預測較為困難,本文直接以調(diào)查分析統(tǒng)計的實際用水量作為需水量進行分析計算。

3.4 應(yīng)供水量

水庫月應(yīng)供水量采用各月水庫來水量及其用水總量逐月對照滑動進行分析計算,即表3中“月總量-75%來水量=單月應(yīng)供水量”,“單月計算出來后1月+2月=雙月第一個月滑動量；2月+3月=雙月第2個月滑動量”,以此類推,“雙月12月=單月12月+單月1月”。計算結(jié)果：75%和95%干旱年的單月最大應(yīng)供水量分別為2.57百萬m3、2.71百萬m3,雙月最大供水量分別為4.31百萬m3、3.59百萬m3。計算結(jié)果見表3。

表3 水庫月應(yīng)供水量逐月滑動計算表 單位：百萬m3

3.5 旱警水位確定

《旱警水位（流量）確定辦法》規(guī)定年調(diào)節(jié)水庫采用水庫月最大應(yīng)供水量加死庫容的方法分析確定相應(yīng)干旱年旱警水位。分析計算薛峰水庫75%、95%干旱年月最大應(yīng)供水量分別為6月份的4.31百萬m3和12月份的3.57百萬m3,加上死庫容2.40百萬m3,其相應(yīng)庫水位分別為590.80 m和589.80 m,分別高于水庫死水位（高程580.00 m）10.8 m和9.80 m,綜合確定薛峰水庫旱警水位為590.80 m。

4 成果合理性分析

統(tǒng)計1975年～2021年47年薛峰水庫歷年月、年低于旱警水位次數(shù)匯總見表4,統(tǒng)計結(jié)果表明與薛峰水庫運行以來實際情況基本一致。

表4 薛峰水庫歷年月、年最低水位低于旱警水位次數(shù)統(tǒng)計表

（1）重現(xiàn)期

47年中平均有16年低于旱警水位590.80 m,主要出現(xiàn)在灌溉供水期的4月～9月,頻次為34.0%,重現(xiàn)期近3年一遇,與實際情況相符。

（2）歷史記載分析

通過建國后陜西省旱災(zāi)等級統(tǒng)計,1977年關(guān)中春旱、1991年全省冬春夏旱、1995年全省四季連旱、1997年陜北關(guān)中春夏旱。結(jié)合表6,低于旱警水位出現(xiàn)的年、月份及次數(shù)多出現(xiàn)在1977年、1991年、1995年及1997年,符合歷史記載。

（3）與水庫已有旱警水位成果比對

本次確定薛峰水庫旱警水位590.80 m與其已有旱警水位590.40 m比較增加0.4 m的原因,受頻率計算適線影響,2011年～2021年來水點群大部分集中在下部,在適線時考慮中下部點群,75%、95%來水量適線結(jié)果較之前降低。加之,在單月、雙月滑動時,應(yīng)供水量增大,旱警水位增高。

（4）控制參數(shù)

本次確定的薛峰水庫旱警水位590.80 m比水庫死水位580.00 m高9.80 m,比汛限水位606.00 m低15.80 m,其對應(yīng)旱警庫容6.71百萬m3占正常庫容量30.24百萬m3的22.2%,三個控制參數(shù)均符合規(guī)定。

綜合分析,薛峰水庫旱警水位確定為590.80 m基本合理。

5 結(jié)論

本文分析確定的薛峰水庫590.80 m旱警水位,經(jīng)對其重現(xiàn)期、與歷史記載對比、與已有成果對照和參數(shù)控制等合理性檢查,符合水庫實際運行情況,與已有成果比較增加0.4 m有利于當前和未來一段時期,流域社會經(jīng)濟發(fā)展和河流生態(tài)環(huán)境保護的用水需求,可用于水庫供水、調(diào)度運行管理等實際工作。