兴利调节计算自动化模型的建立与实践

苗利芳 石政华 徐 琼

（河南省安阳水文水资源勘测局 安阳 455000）

兴利调节计算自动化模型的建立与实践

苗利芳 石政华 徐 琼

（河南省安阳水文水资源勘测局 安阳 455000）

本文以彰武水库水源地的调节计算过程为实例,叙述了建立兴利调节计算自动化模型的基本过程,解决了调节计算的自动化问题,根据调算结果对彰武水库水源地未来的供水形势进行了预测分析,并提出了一些看法和建议。

调节计算 自动化 模型

兴利调节计算就是根据水库来水过程及它的供水对象——工业、农业等用水户的用水过程,考虑水库兴利库容的大小及汛期水库大坝为了安全度汛而设置的限制水位,推求供水余缺的过程。兴利调节计算在水资源论证、农业灌溉及调水工程设计等领域有广泛的应用。由于兴利调节计算往往涉及的水文系列长，计算工作量大，本文以彰武水库为例试图解决以下两个问题：

用Microsoft Excel2000的Visual Basic for Applications建立兴利调节计算的对象模型，实现兴利调节计算的自动化。

根据彰武水库1973～2002年的来水情况，依据上述建立的自动化模型。在它现有的工业、农业用水户的基础上，计算加入新的用水户后，水源地未来供水情况的余缺分析，为彰武南海水库兴利调度提供参考。

1 水库基本情况

彰武水库位于安阳市西20km处的北彰武村，主要接纳小南海水库泄水，小南海泉水，南海～彰武两库区间来水，控制流域面积970km2，水库库容为7830万m3，兴利库容2733万m3，彰武水库是以工业供水、农业灌溉、发电、养鱼、旅游等综合利用的中型水利工程，现为安阳市重要供水水源。

彰武水库以上安阳河流域处于太行山东端的低山丘陵区，面积970km2，海拔高度一般为300～600m，相对高为100～300m，林州盆地位于其内。该区域多年平均降水量为628.1mm，多年平均水面蒸发量为975.0mm，陆地蒸发量为432.3mm。

2 来水情况分析

彰武水库的来水主要是小南海泉，小南海水库的泄水及两库之间的区间来水。根据水量平衡原理，水库来水量为水库蓄变量，出库流量，渗漏量、南海水库蓄变量之和，计算数学表达公式：W来=W出+W渗±ΔV南±ΔV彰

式中：W来——计算时段内彰武水库来水量；

W出——计算时段内彰武水库出库水量；

W渗——计算时段内彰武水库渗漏量；

ΔV南——计算时段内南海水库蓄变量；

ΔV彰——计算时段内彰武水库蓄变量。

根据上述公式，彰武水库多年平均来水量为2.48亿m3。从来水系列中还可以得出，20世纪70年代平均来水量为3.45 亿 m3，80 年代为2.46 亿 m3，90 年代为1.93 亿 m3，总体上来水量呈减少趋势。

3 需水情况分析

以彰武水库为供水目标的企业有：安阳钢铁有限公司，安阳电厂、安阳化肥厂、安阳永兴钢铁公司，规划建设中的宏愿电力公司，虽然用的是矿坑排水，但彰武水库是它的备用水源，这些企业对彰武水库的地表水的最大需求量为1.22亿m3。除给以上企业供水外，彰武水库还向万金渠灌区供水，农业灌溉多年平均需水量为1.03亿m3。照此计算，彰武水库供水户多年平均需水量为1.95亿m3。

4 兴利调节计算

4.1 兴利调节计算自动化模型的建立

兴利调节计算自动化模型采用Microsoft Excel2000的Visual Basic for Applications对象模型进行建立。共设置模块7个，第一个模块为主模块，其功能主要是根据来水、蓄水、用水情况，判断其调算计算走向,第二个模块为变量的定义，第三个模块为区间来水大于总供水时的调算过程，第四个模块为区间供水不足且南海水库来水大于零的情况下的调算过程，第五个模块为彰武水库蓄水及区间来水都不够用时调用南海水库蓄水的调算过程，第六个模块为兴利调节计算汇总成果过程，第七个模块为主程序服务模块。

4.2 彰武水库兴利调节计算的基本原则

以1973～2002年彰武水库的来水系列，以月为单位进行调算。调算时充分考虑彰武水库的供水政策及彰武、小南海水库联合调度防汛、兴利的条件，并考虑供水、用水、蓄水过程及顺序。

安阳市规定，彰武水库水位低于120 m时，停止农业灌溉用水。只有在彰武水库以上当月来水量与南海泉、彰武水库可供水量之和小于工业用水水量时，停止农业灌溉用水，才动用120 m以下到死库容这一库存水量。

万金渠干渠取水口位于彰武水库大坝下游，一般接纳水库电站尾水，当水库电站退水渠道无法满足工农业供水时，接纳输水洞的放水，输水洞的进水高程为112.5 m。安钢、永兴钢厂、万金灌区、安阳电厂等都是首先接纳水库电站尾水供水。

彰武水库电站常年发电用水量为3～4 m3/s，为了充分利用水资源，调算时水电站用水流量按3m3/s计算，当下游工农业用水水量小于电站用水流量时，按电站用水流量计算，大于电站用水流量时，按工农业用水量计算。

五八渠直接从彰武水库取水，渠道进水口高程123 m，灌溉面积12～15万亩。考虑到彰武水库以上水资源比较紧缺，调算时没有考虑水库水位的升降对五八渠灌溉的影响。

调算时，彰武水库以上来水分为两部分，一部分为小南海水库以上来水，一部分为两库区间来水，用水顺序为：①两库区间来水；②小南海水库以上来水；③彰武水库蓄水；④小南海水库蓄水。蓄水顺序为：①蓄水给小南海水库；②蓄水给彰武水库。

4.3 调算结果分析

在1973年至2002年30年水文年，彰武水库以上多年平均来水量为2.48亿m3。多年平均河道下弃水量为0.60亿m3，其中最大弃水量为2.74亿m3，将有11年河道弃水量0，也就是说，彰武水库来水量全部被工农业用水用完，下游河道将无水可泄，河道生态环境将受到影响。

根据先工业后农业的供水方案，在确保水库安全的前提条件下，经彰武水库和小海水库调节后，彰武水库实际上可供水量多年平均仅为1.90亿m3，与实际需水量相差0.05亿m3。在1973～2002年30年水文年，农业灌溉供缺水13年，灌溉保证率为57%，满足农业灌溉保证率50%～75%的要求，农业多年平均缺水量为1925万m3，占多年平均农业需水量的18.8%，最大缺水量为0.96亿m3，发生在1999年至2000年水文年；工业缺水3年，工业供水保证率为90%，低于工业供水设计保证率97%的要求，其中最让缺水量为504万m3，发生在1999年至2000年水文年。

5 结语

一个流域由于受地形地貌、气候植被、土壤岩性等影响，其总的地表水资源量总有一阈值制约，彰武水库以上的安阳河流域也不例外，受此及自身蓄水调节能力和制约，彰武水库的供水能力也有一个阈值，如果在供水实践中不考虑这个阈值，盲目增加供水对象，其工农业生产的供水保证率将会受到严重的影响，彰武水库水源地未来的供水计划对此一定要有高度的重视