在有预报的条件下,通常以日历年为时序,依据年初水库实际蓄水量、当年各月来水量预报值、当年各月用水量估算值,根据水库兴利调节水量平衡原理进行顺时序调节计算,推求当年水库各月末蓄水过程线,以此作为当年计划调度线。对应的供水过程,即为水库年度供水计划。
1.编制年度供水计划的依据
1)由国家颁布和上级主管部门下达的有关方针、政策、法规及意见等文件,是编制计划必须遵循的基本原则。
2)水库工程原设计文件、原设计意图。
3)本年度计划灌溉面积和作物组成、灌区历年灌溉面积增减、作物组成变更情况。
4)当年长期气象、水文预报,水库集水面积内和灌区内各测站历年的降水量、蒸发量、径流量资料等。
5)水库水位—面积和水位—容积关系曲线,水库各种兴利特征水位和防洪特征水位等。
6)其他综合利用要求(如发电、航运等)。
2.水库来水量的预测方法
水库来水量的预测通常是由预报的月降雨量计算月径流量,常用的方法有以下几种:
(1)降雨径流相关法。根据预报的各月降雨量xi,由当月降雨—径流相关图查得月径流深yi,从而求得各月来水量Wi,计算公式为:
式中 Wi——月来水量,万m3;
yi——月径流深,mm;
F——水库集水面积,km2。
(2)月径流系数法。计算公式为:
式中 αi——某月的月径流系数;
xi——预报的月降雨量,mm;
其他符号意义同上。
3.水库用水量的估算
以灌溉为主的水库,主要是确定灌溉用水量,灌溉用水量加上渠系输水损失,即为灌区总用水量。估算用水量的方法根据具体条件而异,通常采用的有以下几种。
(1)固定灌溉制度法。由于长期气象预报往往只能预报出当年各月的降水量,不能预报逐日、逐旬的降水量,这样,用田间水量平衡推算当年灌溉制度就有困难,故常采用固定灌溉制度法,即假定各年同一月份的灌溉用水量为常数。这种方法在北方干旱少雨地区,各年的灌溉用水量差别较小的情况下使用十分简便。
(2)年、月降水相似法。选用过去某年的年、月降水与预报的本年年、月相似年份的灌溉用水过程,作为本年度的灌溉用水过程。但通常还要考虑当年的灌溉面积、作物组成、复种指数等情况做一定修正,然后再考虑渠系输水损失,即得当年灌区总用水过程。
(3)逐月耗水定额法。水库根据灌区试验及多年实践,推得本灌区逐月总耗水定额(m3/亩),在作本年度供水计划时,由预报已知当年逐月降水量,可按下式推求本年度水库供水量和供水过程,即为灌区总用水过程。(www.daowen.com)
式中 W供i——水库月供水量,万m3;
0.667——由mm变换成m3/亩的单位换算系数;
α——降雨的田间有效利用系数;
xi——田间月降水量(预报值),mm;
η——渠系水有效利用系数;
E——为作物月耗水定额,m3/亩;
A——灌区总灌溉面积,万亩。
4.绘制当年水库灌溉计划调度线
综上所述,在有长期预报的条件下,可以确定水库当年逐月来水量和估算灌区逐月总用水量,并绘制当年水库灌溉计划调度线(又称预报调度线)。无论是年调节水库还是多年调节水库,其绘制方法步骤都是相同的。调节计算与绘制调度线时,水库蓄水位在汛期一般不能高于防洪限制水位。如果库水位超过防洪限制水位,又没有特殊的措施,则应弃水。
灌溉水库当年计划调度线,实质上就是当年各月库水位的预报值,可按它控制全年库水位,以保证按计划用水。实际运用中,常常要根据中、短期水文气象预报及当时的库水位,随时调整或修正计划调度线。在推求当年灌溉计划调度线时,对掌握的当年可能出现的缺水或弃水情况,应提出相应对策。遇到缺水时,为避免集中断水,采用减少各月用水量的办法,节约用水,减少损失。遇到弃水,则应尽量设法加大灌溉用水量或引水灌塘和增加其他部门(如发电)的用水量等。
虽然河川水情变化复杂,来水量难以准确预计,但当年计划调度线仍可作为当年计划供水的一条控制线。实际库水位落在相应时刻的计划调度线附近,可按计划供水;落在计划调度线以上,可加大供水;在计划调度以下,应减少供水。
现举例说明防洪与兴利库容结合时当年计划调度线的绘制。当水库有结合库容时,若已知来水量、用水量、兴利库容、年初水库实际蓄水量等条件,即可采用顺时序调节计算的方法推求水库当年的计划调度线。在汛期,为了防洪需要,按不同时期的防洪限制水位控制蓄水量,通过兴利调节计算得出当年的水库蓄水过程线,作为当年的计划调度线。
【例9-6】某水库正常蓄水位为124.5m,兴利库容为4450万m3,死水位为110.0m,相应死库容为540万m3。按防洪要求,7月份防洪限制水位为113.8m,死水位以上允许蓄水量为3150万m3,预留防洪库容1300万m3(即4450-3150),1983年根据长期预报和估算的当年来水量、用水量见表9-8中第②、③栏,水量损失按每月40万m3计,该年年初死水位以上蓄水量为4030万m3,要求绘制水库当年计划调度线。
解 现分析汛期受防洪限制水位控制时,水库蓄水变化情况,由表9-8可以看出:
1)由已知来水、用水及水量损失资料,计算水库各月的余、亏水值,即表9-8中第②、③、④栏,余水填入第⑤栏,亏水填入第⑥栏。
2)从1月初开始顺时序调节计算,各月初蓄水量加当月余水量或减当月亏水量,得月末蓄水量。如1月末蓄水量为4030+30=4060(万m3),4月末蓄水量为4450-720=3730(万m3),其余月份依此类推。
3)7月份有余水量720万m3,按7月份防洪限制水位为113.8m、允许蓄水量为1000万m3分析,可把全部余水量蓄入库中,此时,实际库水位在防洪限制水位以下,没有问题。
4)8月份有余水量3250万m3,按8月份防洪限制水位为121.6m、允许蓄水量为3150万m3考虑,余水不能全蓄,弃水量为3250-(3150-720)=820(万m3)。9月份以后汛期防洪限制水位升至正常蓄水位,按正常情况蓄、泄水,即遇余水加,遇亏水减,直至算到12月末结束。
5)由水位—库容曲线可查到各月末库水位,填入表9-8中第⑧栏,据此即可绘出以日历年为时序的水库当年计划调度线,见图9-13。
图9-13 某水库1983年计划调度图
表9-8 某水库1983年计划调度线计算表
注 表中第⑦栏月末蓄水量是指死水位以上的蓄水量。
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