已建小水库对三亚市新建灌区工程规模的影响

秦贤铭

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司,安徽 合肥 230088)

在我国南方丘陵地区，由于雨量及地形特征，一直以来，地方政府修建了很多小水库、山塘水库以拦蓄径流解决灌溉水源问题。这些水库有一定的灌溉供水能力，但保障能力较低，如不考虑其影响，会导致新建灌区工程设计灌溉需水规模较实际需求偏大，造成水资源和工程措施上的浪费。这些水库往往建设年代较早，缺乏实测径流资料，难以开展相关计算工作。

1 工程概况

海南省乐亚水资源配置工程受水区位于海南省琼南地区，行政区划涉及乐东县和三亚市。该区域生活生产用水增长迅速，在考虑区内节水挖潜后，现有水源难以满足未来经济社会发展需求。昌化江是海南第二大河，发源于琼中，自东向西横贯流经琼西至昌化港入海，全长230 km，流域面积5 150 km2，年均径流量约44亿m3，水量丰富，水质优良，是琼西南地区水资源最为丰沛的河流，并拥有控制昌化江流域面积3 500 km2、调蓄库容达13.15亿m3的大广坝水库，为实施区域水资源配置提供了重要水源和工程基础。乐亚水资源配置工程任务是通过新建水源工程、引水工程及改扩建现有灌区工程，提高区域水资源配置能力，以满足项目区城乡供水、南繁育种基地及农业灌溉用水要求，并兼顾改善区域生态环境。

2 问题简述

新建水源工程使得三亚大隆水库年可供水量增加，因此规划在大隆东干渠渠末至文门田洋间发展新的灌区。该灌区为种子繁育基地，设计灌溉保证率90%。

调查发现：在灌区规划范围内，已经建有三间水库、布山水库、布山二水库、腊田水库等4座水库。其中三间水库、布山水库为小(1)型水库，另外2座为小(2)型水库。4座水库现状运行方式比较粗放，灌溉范围不明确，保证程度低。为充分发挥4座水库的工程效益，方便新建灌区统一运行管理，需要将4座水库当作水源统一考虑。需要推算4座水库在新建灌区运行条件下，工程主水源大隆水库向新建灌区的供水量，以确定工程规模。

项目前期收集到的资料包括：该区域降水资料，主水源大隆水库的设计资料以及1967-2014年逐旬坝下径流资料，4座水库上游来水面积、特征水位与相应库容。各水库基本情况见表1～4。

表1 三间水库特性表

表2 布山水库特性表

表3 布山二水库特性表

表4 腊田水库特性表

3 解决思路

一般可根据新发展灌区的灌溉面积及综合灌水定额，确定灌溉用水过程。4座水库与大隆水库进行联合兴利计算，求大隆水库向新建灌区的年供水量。但是水库联合调度计算，计算过程复杂，计算难度大。而且，灌区主水源大隆水库为大(2)型水库，除灌溉外，还承担城镇供水及生态补水任务，将其加入兴利计算，计算复杂程度会进一步加大。

考虑到本工程各水库之间无串联关系，弃水无法相互调节，优化作用不明显。换一种思路，可以分别推求设计灌溉保证率下，4座水库各自的保障灌溉面积。计算新发展灌区灌溉需水过程时，核减这部分灌溉面积。用核减后的灌溉面积计算灌溉用水过程，可知此部分灌溉需求即为需要由工程主水源大隆水库保障的部分。通过气象资料，排频计算90%保证率下的灌溉需水量，作为后续工程设计的依据。既避免了水库联合调度计算中可能涉及的复杂算法问题，又避免将大隆水库纳入兴利计算过程。如此,通过调整灌溉面积这一设计条件，将4座水库的影响体现出来，将问题转换为求设计灌溉保证率下各水库的可灌溉面积。

4 计算方法

求4座水库设计保证率下的可灌溉面积，各水库需要分别进行兴利计算。根据前期资料收集情况，发现缺少各水库的坝下径流过程资料，可用水文比拟法推求，得到长系列过程。灌溉保证率计算一般可以用典型年法或者长系列法。典型年法需要的数据资料较少，计算过程简洁，但是准确性较低。长系列法准确度高，但需要的数据资料年限长，计算比较繁复。大多数情况下，农业灌溉对精度要求不高，灌溉保证率计算选用典型年法，操作较为简便。但是对于科研、育种、育苗工程，灌溉过程中需要精确控制水量，不适用典型年法。本工程为育种工程，因此保证率计算选用长系列法。

4.1 坝下径流计算

水文比拟法：是将参证流域的水文资料移用到设计流域上来的一种方法。这种移用是以设计流域影响径流的各项因素与参证流域影响径流的各项因素相似为前提。具体选择条件为：①参证流域与设计流域必须在同一气候区，且下垫面条件相似；②参证流域应具有长期实测径流资料系列，且代表性好；③参证流域与设计流域面积不能相差太大。常见的参证流域与设计流域处于同一河流上下游、干支流或邻近流域。

本工程4座水库与大隆水库处于邻近流域，区间降雨和下垫面条件相差不大，按照面积比修正的方法来推球4座水库的坝下径流,计算公式为：

式中：Q1,2,3,4为其中一座水库的坝下径流；Q大隆为大隆水库的坝下径流量；F1，2，3，4为其中一座水库的上游来水面积；F大隆为大隆水库的上游来水面积。

4.2 保证率计算

在设计保证率已定的情况下，运用长系列法，可根据用水要求计算兴利库容。但是实际工作当中，有时是在兴利库容一定的情况下，推求保证的调节流量或保证的灌溉面积；更常见的情况是：在来水已知的情况下，研究兴利库容、可灌面积和设计保证率三者之间的关系。针对这些问题，采用长系列法，在设计保证率一定的情况下，可得相应于设计保证率的兴利库容与可灌面积的关系。在兴利库容已知的情况下，可求得保证的可灌面积。

本工程已知灌溉保证率，4个水库的兴利库容。显然,某座水库承担的灌溉面积越大，相应保证率越小。因此，以可灌面积为自变量，用长系列法计算保证率，通过试算，可求得满足设计灌溉保证率的最大可灌面积。

4.3 兴利计算

逐旬计算入库水量与出库水量，结合各水库特征水位与库容进行兴利计算，可以判断是否满足当年灌溉用水需求。按照下列公式求出某一灌溉面积下的保证率:

式中：W入为某旬内等价入库水量；W出为某旬内等价出库水量；P为某旬内降雨量；Q为某旬内大隆坝下径流量；F为其中一座水库的上游来水面积；F大隆为大隆水库上游来水面积；m为灌区某旬内综合灌溉定额；A为其中一座水库的灌溉面积。

计算结果见表5。

表5 各水库可灌面积调算结果

5 计算结果

综上：在90%设计灌溉保证率的条件下，4座水库总最大可灌面积为322.67 hm2。在规划阶段，应从新建灌区总灌溉面积中核减此部分面积，然后以此为基础计算灌溉需水量，为后续工程设计提供依据，避免水量以及工程措施的浪费。

6 结束语

应用水文比拟法推求小水库的径流过程，收集资料较为方便，计算过程简便，计算结果可靠；长系列法设计保证率概念明确，结果精度高，资料完善时，推荐使用此方法。综合应用上述两种方法，可以排除已建小水库对新建灌区工程规模的影响。此在南方丘陵地区灌区工程规划设计工作中具有一定的应用价值。