备用水源水库的备用库容及可供水量的计算方法

张 雪

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东 深圳 518020)

水是一切生命赖以生存、社会经济发展不可缺少和不可替代的重要自然资源。深圳是珠江下游地区经济发展重要的集聚地之一，经济发达、人口密度高、城市化发展迅速，其供水水源具有数量多、供水系统结构复杂、供水保证率要求高、供需矛盾突出等特点，这就要求深圳具有一定数量的备用水源水库，以提高城市水源应急能力。这些水源水库通常具有较大的库容，正常情况下，水库仅利用部分库容供给一定数量的城市用水，多余来水存于水库多年库容中，在非常情况下，启用多年库容中的水用于应急。

政府部门通常需要知道已建水库在供水量一定的情况下，有多少的多年库容用于储备备用水源，或者当发生突发事件时水库可提供多少备用水源。因此，本文以洞梓水库为例，提出一套求解无实测径流资料地区的备用水源水库备用库容及可供水量的计算方法[1]。

1 洞梓水库概况

洞梓水库位于坝光村江屋山水上游，控制流域面积2.74km2。水库死水位31.20m，死库容20.0万m3；正常蓄水位58.40m，相应库容525.10万m3；设计洪水位60.07m，校核洪水位60.53m，总库容588.0万m3，属小(1)型水库。洞梓水库为大鹏半岛供水系统的一部分，取水水源有2个，其一截取本地江屋山水，其二通过坝光支线引水工程取大鹏支线引调的东江水源。水库主要任务是在东部供水工程检修期向坝光片区供水及枯水期向下游河道补水，同时考虑东部供水工程或坝光支线发生事故时水库作为应急水源向坝光水厂供水，坝光水厂取水规模为8万m3/d，检修期为30d，检修期供水水量为240万m3。

2 水库来水量分析

洞梓水库无实测径流资料，径流的分析计算采用《广东省水文图集》径流深等值线图，水库多年平均径流深h=1100mm。水库年径流变差系数Cv=0.38，Cs=2Cv。由此推算水库不同保证率下的设计年径流量见表1。

表1 洞梓水库不同保证率下设计年径流量 万m3

径流总量由地下径流量和地面径流量组成。根据地区经验，地下径流量为径流总量的10%，并按月平均分配。地面径流量与降雨量密切相关，按典型年降雨进行分配。降雨年内分配根据频率计算成果，选取接近不同保证率降雨量且对工程较不利的典型年作为设计代表年。根据径流总量的组成情况，计算工程不同设计保证率下年径流量年内分配情况，见表2。

表2 洞梓水库各典型年径流年内分配过程

3 用水量分析

3.1 生活用水

水库每年10月供坝光园区生活用水量8万m3/d，供水30d。

3.2 生态用水

水库每年枯水期(10月～次年3月)下放生态用水量0.135万m3/d。

3.3 水量损失

水量损失包括水面蒸发损失和渗漏损失。水库蒸发损失逐月分配比及水库逐月蒸发水深见表3。水库的渗漏损失主要取决于库区坝址地质条件、库区水文地质条件等因素，洞梓水库库区的水文地质条件中等，水库渗漏水量按当月水库蓄水容积的1.5%估算[2]。

4 可供水量分析

由于洞梓水库兴利库容为505.10万m3，正常年运用仅需供水264.63万m3(生活用水及生态用水)，因此水库为多年调节水库，其库容由多年库容和年库容组成。通常情况下水库多年来水蓄存于多年库容，仅由年库容供水，而在非常运用时期需要启用多年库容用于应急供水，因此，需分别进行正常年运用和非正常年运用2种工况下的水量平衡[3]。

表3 水库库面蒸发损失计算

4.1 正常年运用

4.1.1 原理

正常情况下，水库为多年调节水库，采用多年调节计算。多年调节水库兴利库容的确定，采用数理统计法中的合成库容法[4-7]：①假定水库的用水量，则调节系数α0=水库用水量M用/多年平均年径流量W0；②采用普列什柯夫线图解法，查得设计供水保证率P=97%时，多年库容系数β多，算得多年库容V多=β多×W0；③进行水库年调节计算，选取年来水量恰好等于年用水量的年份作为典型年进行调节计算，通过已知的兴利库容，求出假定取水量条件下必备的兴利库容。④与设计兴利库容相比是否相等，若不等，则重新假定返回①，否则假定正确。

4.1.2 实例应用

假定水库用水量为341.29万m3，则调节系数α0=水库用水量341.29万m3/(水库多年平均径流量301.4万m3+境外引水量165.10万m3)=0.73；多年库容系数β多由α0、Cv=0.38及供水保证率P=97%，在普列什柯夫线解图查得为0.49，求得多年库容为V多=β多×W0=0.49×(水库多年平均径流量301.4万m3+境外引水量165.10万m3)=228.17万m3；年库容的计算经水量平衡计算得到，来水量等于水库假定的用水量341.29万m3，其中水库天然来水量176.19万m3，境外引水量165.10万m3，来水量年内分配取多年平均年内分配，水库用水量包括坝光支线检修期生活供水240万m3及枯水期生态补水量24.63万m3，根据以上的来、

用水过程，经水库调节计算，推求年调节库容V年=276.93万m3，水库年调节计算见表4[8]；多年调节计算见表5，水库兴利库容为V多年+V年=228.17+276.93=505.10万m3，与水库实际兴利库容一致，则假定用水量正确，水库兴利库容蓄水示意图如图1所示。

图1 洞梓水库正常年运用蓄水示意图

表4 洞梓水库年调节计算成果(P=97%，α=0.73)

表5 洞梓水库多年调节计算成果

表6 洞梓水库枯水年(P=97%)水量平衡计算成果

4.2 非正常年运用

非正常年运用时，需动用水库备用水源，即多年库容中储备的水，因此水库采用年调节计算，分别计算不同保证率下水库的可供水量，以枯水年供水保证率P=97%为例，水库调节计算见表6。

4.3 水库备用库容及可供水量成果

根据多年调节和年调节计算可以得到洞梓水库的备用库容和不同保证率下的可供水量，成果见表7。

表7 洞梓水库备用库容及可供水量成果

正常年运用时，本地年取水176.19万m3，水库多年库容228.17万m3用以储备应急备用水源。

非正常年运用时，保证率97%时，备用可供水量235.35万m3，可供水29d；保证率50%时，备用可供水量261.98万m3，可供水32d；保证率10%时，备用可供水量307.50万m3，可供水38d。

5 结论

本文以洞梓水库为例，提出一套求解无实测径流资料地区的备用水源水库备用库容及可供水量的计算方法，可求得正常年运用和非常年运用工况下水库的备用库容和备用可供水量，为政府部门开展应急备用水源建设提供理论依据，对同类型的备用水库水利规划计算有一定的参考性。