摘 要:采用月水量调度、黑箱模式、灰箱模式等对渭河流域水量调度进行了平衡分析,结果表明:灌区用水在水量调度中应该是可调可控的,也是主要调度手段;控制用水特别是大型灌区的用水是实现支流水量调度的关键。
关 键 词 :水量平衡;水量调度;灌区;黑箱理论;渭河
中图分类号:TV213.4 文献标识码:A 文章编号:1000-1379(2009)02-0041-02
根据黄委水量调度方案,对渭河水量除进行用水计划管理、保证省(区)界和入黄最小流量外,还要实施非汛期月调度。确定省(区)分配水量后,对调度河段进行水量平衡演算,确定各控制断面月流量指标。在实时调度过程中,根据实际来水量调整控制断面流量指标。
1 概述
1.1 渭河流域概况
渭河发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,在陕西省潼关县汇入黄河,流域面积为13.48万km2,干流全长818 km。其中:宝鸡峡以上河段为上游,河长430 km;宝鸡峡至咸阳河段为中游,河长180 km;咸阳至入黄口河段为下游,河长208 km。泾河是渭河最大的支流,流域面积4.54万km2,占渭河流域面积的33.7%,干流河长455.1 km。
渭河流域多年平均降水量为546.3 mm;地表水资源量92.51亿m3,水资源总量110.7亿m3,主要分布于甘肃和陕西境内,宝鸡峡以下区间天然来水量可占渭河流域地表水资源量64%。
根据原水利部水文司《全国水文资料目录》(1991~1995上册)资料统计,渭河流域现有雨量站533个,其中208个归黄委管辖,325个归地方管辖;现有水文站61个,其中23个归黄委管辖,38个归地方管辖。
1.2 灌区分布
渭河流域现有灌区中,面积大于6.67万hm2的有陕西省冯家山、宝鸡峡、泾惠渠和交口抽渭灌区;面积为3.33万~6.67万hm2的有陕西省洛惠渠灌区;面积为2万~3.33万hm2的有陕西省石头河、桃曲坡、石堡川、羊毛湾灌区;面积为0.67万~2万hm2的有甘肃省巴家咀电和陕西省段家峡、横水河、黑惠渠、冶峪河、清惠渠、沣慧渠、大峪、林皋灌区。
以蓄水工程为主要水源的大型灌区有冯家山(1974年开始灌溉)和石头河、羊毛湾、桃曲坡、桃曲坡、巴家嘴(1940年开始灌溉);以无调节自流引水工程为主要水源的大型灌区有宝鸡峡(1973年开始灌溉)、泾惠渠(1932年开始灌溉)、洛惠渠(1950年开始灌溉);抽水灌溉的大型灌区有交口抽渭(1963年开始灌溉)。
2 调度河段和控制性水文站的选取
渭河用水主要集中在泾河、北洛河以及渭河干流上。其中北洛河多年平均天然来水量为8.96亿 m3,实测径流量8.67亿 m3,其地表水多年平均耗水量仅0.50亿 m3,考虑到该支流天然来水量占渭河域天然来水量比例较小(约10%),且地表水耗水量较少、多年来无断流现象发生,可不对北洛河进行调度。又因灌区主要分布在泾河流域入渭水文站张家山以下,故选取张家山断面作为主要灌区上端控制站。
在渭河干流,选取北道至华县河段为调度河段,同时考虑张家山入流。选取北道、林家村、咸阳、张家山、华县等5个水文站为控制性水文站。由于宝鸡峡灌区取水在林家村水文站以上,退水在林家村站以下,魏家堡灌区取水在林家村至咸阳之间,泾河入汇(张家山站)和交口抽渭灌区取水在咸阳至华县河段,因此为控制省界断面流量、主要灌区取(退)水以及支流加水情况,水量平衡节点主要是北道、杨家坪、雨落坪和华县,这些站均为黄委会管辖的水文站。
3 调度河段水量平衡分析
3.1调度河段月水平衡分析
河段水量平衡分析是以水文站实测资料为基础,在计算上下断面入流、出流的差值时,考虑区间加水、取水、水库蓄水变化量以及蒸发下渗损失等区间变量,进而得出河段平衡差值。
依据1991~2000年渭河实测径流量、渠道引水量,区间加入(支流加入量有实测值的直接采用,无实测值的采用水资源评价中地表水资源加入量的比例计算,其他加入量如灌区退水、城市排水以及河道水面蒸发,水库蓄水变化量没有考虑),北道—林家村区间10年平均已控加入流量为6.9 m3/s,未控加入流量为0.7 m3/s,北道、林家村断面年均实测流量分别为18.5、19.2 m3/s(不含渠道),宝鸡峡灌区年均引水量为12.7 m3/s,计算得该河道年平衡差为5.8 m3/s。林家村—咸阳区间已控加入流量为22.0 m3/s,未控加入流量为13.2 m3/s,咸阳实测流量为60.8 m3/s,通过计算得该河段年平衡差为6.4 m3/s。咸阳—华县区间已控加入流量为57.2 m3/s,未控加入流量为5.0 m3/s,华县实测流量为125.3 m3/s,交口抽渭灌区年均引水流量为7.2 m3/s,通过计算得该河段年平衡差为9.5 m3/s。北道—华县区间计算年平衡差为21.7 m3/s。
3.2黑箱模式分析
由于渭河引、退水情况复杂,退水普遍无计量,且存在未控加入水量和傍河井开采等问题,因此采用“黑箱模型”率定平衡差值。根据1991~2000年间的统计资料,在不考虑区间其他水量,统计华县、北道、雨落坪、杨家坪等的实测值分析平衡差,结果见表1。
把各河段平衡差平均作为已控加入平衡分析,结果表明:华县站与北道、雨落坪、杨家坪实测水量之差,10年平均流量为0 m3/s,其中最大57.7 m3/s,最小-64.2 m3/s;非汛期平均流量最大48.0 m3/s,最小-45.0 m3/s;汛期最大124.1 m3/s,最小-104.5 m3/s;10年平均径流量最大18.2亿 m3,最小-20.3亿 m3。
3.3灰箱模式分析
为了更好地分析调度河段水量,把所收集到的支流(包括牛头河社棠、通关河凤阁岭、清姜河益门镇、千河千阳、漆水河安头、黑河黑峪口、涝河涝峪口、沣河秦渡镇、灞河马渡王、漆水河耀县等)水量加入水量平衡中,作为已控加入进行分析,结果见表2。
除了以上支流加入外把主要灌区(主要有包括宝鸡峡引水、泾惠渠、交口抽渭等)引水量作为已控引出水量进行分析,结果见表3。
由此可见,灌区用水在水量调度中应该是可调可控,也是主要调度手段。渭河有很多未控水量,除未控比例较大外,还有未控制引水,特别是退水没有计量,退水中渠道发电弃水所占比重相对大,另外傍河井开采也是渭河一大特色。
4 调度分析
(1)渭河主要断面控制指标。根据近年来来水、用水等资料分析,确定北道、杨家坪、雨落坪、华县等断面的最小流量控制指标分别为2、2、2、12 m3/s,近期日平均流量均达到选定指标的90%。渭河甘肃、宁夏、陕西3省(区)年度可供水量应在国务院“八七”分水方案基础上根据来水进行同比例丰增枯减。根据渭河来水预估和甘肃、宁夏、陕西3省(区)用水计划,在实时调度过程中,根据实际来水实时调整控制断面流量指标。
(2)支流调度的难点。①没有大型水利工程的调控;②支流未控河流比较多,把口站位置不能控制支流的全部面积;③支流水文站水文资料共享的机制和制度不能适应支流调度要求;④支流水资源污染加剧,水污染突发事件应急机不完善,必须加强支流水资源保护工作,保障饮水安全;⑤黄河支流用水计划管理及统计工作薄弱。
(3)支流调度的要点。①加强水文、水质监测工作,按时提供月、旬径流预报,加强黄河干流省(区)界及主要水文控制断面的流量测验,特别是低水测验;采取多种措施,努力提高测验精度,逐步实现水文资料及时共享。②控制用水特别大型灌区的用水是实现支流水量调度的关键,一方面应加快黄河可利用水量的细化工作,明晰原始水权;另一方面要加强计划管理及统计工作,根据需要对灌区引水用水进行控制或减少引耗水量,以期达到有效减缓支流断流趋势,保障河道生态用水的需要,保障枯水期能够满足水利部批复的控制断面最小流量控制指标。
作者简介:李 东(1965—),男,河南社旗人,高级工程师,主要从事水资源利用方面的研究工作。
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