中图分类号:P332 文献标识码:B
为落实国务院批复的首都水资源规划目标, 水利部海河水利委员会拟定了集中输水工作实施方案,在2006年10、11 月份集中向北京官厅水库和密云水库上游的白河堡水库输水。
一、输水线路及监测站点
1. 桑干河输水线路
(1)山西省册田水库至官厅水库
册田水库位于桑干河中上游,山西省大同县西册田村北,属海河流域永定河水系,距大同市60 km。坝址以上控制流域面积1.67 万km2, 占下游官厅水库流域面积38.5%, 是一座农业与城市用水、防洪、灌溉及养鱼综合利用多年调节的大型水库。
官厅水库位于北京市西北约80km 的永定河官厅山峡入口处, 水库坝址位于河北省怀来县境内,永定河干流官厅山峡入口处。库区跨河北省怀来和北京市延庆两县,由永定河库区和妫水河库区组成,是根治永定河及其流域开发的大型控制性工程,是首都北京主要供水水源地之一。
册田水库至官厅水库输水线路沿桑干河经山西省阳高县、河北省阳原、涿鹿、怀来等县进入官厅水库,全长185 km,其中山西省境内长约10 km,河北省境内长175 km。册田水库为出口监测站点,石匣里水文站为中途监测站点。
(2)河北省壶流河水库至官厅水库
壶流河水库为河北省一座中型水库, 位于山西省与河北省的交界处, 总库容8 700×104 m3, 流域面积1 717 km2,主河道长78 km。流域内山势陡峻,基本上是荒山秃岭,多为黄色壤土,土层较厚,植被较差。因水库处于河流上游, 附近没有污染水源,水质良好。壶流河水库水文站是桑干河支流壶流河上的代表站。
壶流河水库至官厅水库输水线路沿壶流河经河北省蔚县、阳原县于石匣里水文站附近汇入桑干河,长约80 km。壶流河水库为出口监测站点,钱家沙洼、石匣里水文站为中途监测站点。
2. 洋河输水线路
洋河上游分东、西、南3 支,东洋河、西洋河均发源于内蒙古大青山山麓, 南洋河发源于山西省阳高县境内,于河北省怀安县柴沟堡附近汇合后为洋河。河流由西向东流,流域内80%以上为丘陵山区, 绝大部分为荒秃山,植被很差,水土流失严重,致使洪水期间含沙量大。
友谊水库位于河北省张家口市尚义县和内蒙古自治区兴和县交界处的永定河支流东洋河上游,是一座以灌溉为主、兼顾防洪等综合利用的大型水利枢纽工程。
响水铺水库位于海河流域永定河水系洋河,地址在河北省宣化县顾家营镇站家庄村,是一座以灌溉为目的的中型水库。水库以上流域面积14 140 km2,占河流总面积的94.3%。
洋河输水线路由友谊水库起沿洋河经河北省尚义、怀安、万全、宣化、涿鹿、怀来等县入官厅水库,全长约200 km,其中响水铺水库距官厅水库约40 km。友谊水库、太平庄水库为出口监测站点,响水铺水库既是入库站点也是出库站点,柴沟堡(东)、响水堡两处水文站为中途监测站点。
3. 白河输水线路
云州水库位于河北省张家口市赤城县云州村北的舍身崖山峡处,是潮白河水系支流白河上的一座以防洪、灌溉为主的大型水利枢纽工程,总库容1.02×108m3。白河输水线路自云州水库起,沿白河经河北省赤城县至北京市延庆县白河堡水库,输水线路全长约75 km。云州水库为出口监测站点,下堡水文站为白河堡水库入库监测站点。
二、监测要求
《2006 年度山西省、河北省向北京市集中输水水量水质监测实施细则》中规定了监测要求。
监测依据的规范:《水文普通测量规范》(SL 58—93)、《水位观测标准》(GBJ 138—90)、《河流流量测验规范》(GB 50179—93)、《河流流量测验规范》附件、《水文缆道测验规范》(SD121—84)。流量测量严格执行《河流流量测验规范》, 施测前对过水断面水尺零点高程进行校测,断面变化大的站进行大断面测量。
有自记水位计的站, 水势平稳期每日人工校核不少于2 次, 水位变化较大时,增加校核次数;无自记水位计的站,按6 段制(即每日8、12、16、20、0、4 时)观测,水位如有较大变化,随时加测,保证测得完整的水位变化过程。
各流量测验断面按《河流流量测验规范》(GB 50179—93) 中的一类精度高水要求进行测验,并及时计算单次流量的总随机不确定度和系统误差。测验次数在通水初期每天不少于2 次,水势平稳后每日不少于1 次,有较大变化随时加测,低、中、高水测次的分布要合理。
基本测验内容包括: 实时水位、流量、逐日累计过水量、闸门启闭等。
三、输水量及收水率分析
桑干河输水线路:
壶流河水库至钱家沙洼水文站主河道长72.1 km,壶流河水库(泄洪洞) 放水流量在6.73~9.33 m3/s 之间。输水水量到达钱家沙洼站之前,该站连续9 天基流稳定在0.83 m3/s, 输水结束后基流稳定在1.07 m3/s。由于出库流量较小,测验断面的传播时间较长,为69.8 h。输水时,钱家沙洼站基流确定在0.83~1.07m3/s 之间,钱家沙洼站收水率为64.2%。
册田水库瞬时出库流量在23.4~28.9 m3/s 之间, 册田水库与壶流河水库水量汇合后到达石匣里水文站桑干河测验断面。石匣里水文站的基流在1.35~1.92 m3/s 之间, 基流量较大。册田水库、钱家沙洼站两处水量合并计算到石匣里站的收水率为65.4%。
钱家沙洼站距石匣里站约1 000 m,距离很近,水量沿途损失很小,在不计其微小损失量的前提下,册田水库到石匣里站收水率为61.2%。
洋河输水线路:
友谊水库放水流量在10.2m3/s 左右,友谊水库至柴沟堡(东)水文站主河道长54.0 km, 输水传播时间为11.2 h。柴沟堡(东)站基流量在0.334~0.418m3/s 之间,实测收水率为84.0%。
太平庄水库放水流量在4.55~12.1 m3/s 之间。柴沟堡(东)、太平庄水库至响水铺水库距离较远,沿途水量损失严重,到达响水铺水库时的收水率只有28.7%。响水铺水库入库流量由入口处设立断面实测而得,基流量根据实测数值确定为2.43 m3/s。响水铺水库与响水堡水文站相隔8 km,中间无支流加入,出库水量采用该站实测流量资料计算。
桑干河输水线路与洋河输水线路在官厅水库上游汇合。石匣里的水量进入山峡后损失很小,响水铺水库至官厅水库距离较近,水量沿途损失也很小,因桑干河与洋河水量汇合后同入官厅水库, 两河水量不易分割,故合并计算两站到官厅水库收水率,为99%。最后计算了友谊水库、太平庄水库、响水铺水库、册田水库、壶流河水库总放水量与官厅水库的总收水量,其收水率为57.6%。
白河输水线路:
云州水库放水时间较长, 达38天, 放水流量在3.82~6.48 m3/s 之间。输水到达白河堡水库上游入库站下堡水文站的传播时间是24 h。下堡站上游10 多km 处有隔河寨水电站,因蓄水发电使下堡站每日基流变化频繁,但日平均流量变化较小, 基流确定为输水前后5 日日平均流量的平均值,在2.03~2.42 m3/s 之间,经前后比较是合理的。下堡站的输水率为75.2%。
四、结语
本文数据计算依据《2006 年册田水库向官厅水库集中输水表》《2006年山西、河北—北京官厅水库集中输水永定河八号桥站水量统计表》《响水铺水库向京输水期间入库水量统计》及其他出(入)口站和途中水文站监测站点的第一手实测资料。
近年,为了缓解水资源紧缺状况,人为调水逐渐增加。调水本身对缓解水资源紧缺状况起了一定作用, 但是也影响了天然径流的自然流态, 使径流统计或特征值统计加进了人为因素, 在分析降雨径流关系或产流规律时,应该剔除这些人为影响因素。为此,准确计算出人为调节的水量、调水传播时间、水量沿程损失、收水率等,能够有利于径流还原计算,从而使径流资料有连续性。同时,也可以总结出调水规律,掌握好放水流量和放水时间,使输水损失减小,提高收水率,便于更加合理有效地利用水资源。
作者单位:河北省张家口水文水资源勘测局。
来源:《中国水利》2009
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