水資源配置工程聯合調度研究

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摘要：天長市位于江淮丘陵區東部，是典型的易旱區域，現狀灌溉保證率僅約60%、灌溉需求無法保證。為保障城鄉供水安全、農業生產大局、抗御旱災，研究完善天長市水資源配置工程布局尤為必要。本文結合“天長市大通、安樂水庫補水工程”進行分析，論證了水庫補水工程規模，同時闡述了水庫泵站聯合調度方案的研究方法、技術要點及成果，以供類似項目借鑒參考。

關鍵詞:城鄉供水安全;多水源配置;調度方案;天長市

1概述

2019年，安徽省天長市遭受嚴重干旱，截止11月底，全市水庫總蓄水量3630萬m3，不足總興利庫容的20%，9座大中型水庫中大通、時灣、安樂、釜山等4座水庫接近死水位，川橋、大澗口水庫等低于死水位。全市僅高郵湖、白塔河、銅龍河等河湖水位相對穩定，能滿足沿河湖泵站提水需求。為了保障城鄉供水安全、農業生產大局，全力抗御旱災，研究完善天長市水資源配置工程布局尤為必要。

2項目概況

大通、安樂水庫補水工程位于天長市北部，擬通過新建大安泵站及輸水管道從銅龍河調取高郵湖水量，分別補入大通水庫及安樂水庫。通過水庫水調蓄解決大通鎮、銅城鎮城鄉生活用水和大通水庫、安樂水庫灌區灌溉需水短缺問題。其中大通水庫設計灌溉面積4333hm2、供水0.5萬t/d；安樂水庫設計灌溉面積3400hm2、供水1.5萬t/d。安樂水庫灌區干旱期，可通過現有三里橋泵站從銅龍河提水向北干渠補水，三里橋站是安樂水庫灌區尾部的補給站，控制灌溉面積1933hm2。

3聯合調度方案的研究

3.1水源工程及總體布局

大通水庫灌區主要水源為大通水庫，集水面積144.9km2（其中上游江蘇省盱眙縣境內的紅旗水庫攔蓄面積61.3km2，實際凈來水面積83.6km2），興利庫容1540萬m3。安樂水庫灌區現狀水源為安樂水庫及三里橋泵站，安樂水庫匯水面積72km2，興利庫容1270萬m3；三里橋泵站可抽銅龍河（高郵湖支流）水量，設計提水流量2.9m3/s。大通、安樂水庫補水工程是通過擬建大安補水泵站抽引銅龍河水量，實現對高郵湖水源的利用，從根本上解決區域城鄉生活供水和抗旱灌溉缺水問題，同時滿足生態補水等綜合利用要求。大通、安樂水庫補水工程布局示意見圖1。

3.2興利調度的原則及參數

（1）調節單元：設置大通水庫、安樂水庫2個主要調節計算單元，三里橋泵站、大安補水泵站2個次要調節單元。（2）調節時段：調節計算系列為1967~2019年，共53年，調節時段為旬。（3）灌溉破壞判斷：根據灌溉試驗成果、以及擬定的各時段灌溉定額，參考各時段作物缺水對減產的影響情況，按年缺水超過需水量的5%時視為破壞。（4）優先保障城鄉生活用水，補充灌溉供水，兼顧河道內生態補水。（5）調節計算原則：優先利用當地水庫的蓄水及當地徑流，不足部分由泵站抽取河湖水量補充。（6）三里橋泵站現狀啟用條件：當安樂水庫水位降至21.7m時啟用，此時有效蓄水量約400萬m3。

3.3技術要點

通過對大通水庫、安樂水庫灌區范圍的來水、需水、供水進行供需平衡計算，充分考慮現有三里橋站的聯合供水調度原則及供水能力，研究論證新建大安補水泵站工程的合理規模，并分別制定各水庫具有可操作性的興利調度規則。通過蓄水、調水、供水操作，使各水庫基本做到均衡蓄水、供水，對受水水庫設置調水充庫控制水位，盡可能減少調水變棄水。要實現水庫、泵站聯合優化調度，需擬選調入水庫的各種特征水位和調水流量，進行多輪次試算，以實現各庫的綜合興利目標，同時選定新建泵站、輸水管道設計流量、各庫調配水資源量等。具體技術要點包括：（1）各庫本身供水對象不同，其供水保證率也不同，例如城鎮供水保證率高于灌溉供水保證率，需要優先保障城鄉供水以滿足城鄉供水保證率。（2）對調入水庫設置充庫控制水位，水庫水位降至充庫水位時，開始充庫，當庫水位回升到停充水位時，停止充庫，從而使各庫調蓄能力均相對充分與均衡的利用，以利減少棄水，提高水資源利用率，提升泵站運行的經濟性。（3）水庫聯合調度方案中，各庫不同特征的水位和調水流量是重要變量，可組合出眾多方案，需建立計算模型通過計算機進行多輪次試算，即可得到總體補水效果好、總體經濟性好的工程方案。

3.4調度方案比選

現狀三里橋泵站啟用條件為安樂水庫水位降至21.7m，安樂水庫灌區需補水時優先利用三里橋站相對經濟，故新建大安站補水控制條件要結合三里橋站控制要求，以不超過三里橋啟用控制水位為宜，擬定安樂水庫充庫水位分別為20.5m、21.0m、21.5m；大通水庫充庫水位擬定為21.5m、21.75m及22.0m，結合2019年約相當于80%干旱年份，灌溉保證率按80%控制。若考慮充分挖掘三里橋站抽水潛力，其啟動水位可從21.7調整至22.0m，安樂水庫灌區灌溉保證率有所提高。在試算充庫控制水位的同時，對補水流量也進行了試算，詳見表1、表2。綜合考慮工程規模經濟性、泵站運行費用省、綜合興利任務梯次滿足且調度規則可操作性強等多方面需求，推薦方案三，即擬建大安補水泵站設計總流量為5m3/s，至水庫附近分為兩支分別補入水庫，其中安樂水庫支設計流量1.0m3/s，大通水庫支設計流量4.0m3/s。

4工程效益

大安補水泵站工程可根據需要相機補充大通水庫、安樂水庫，具有城鄉供水、灌溉、生態補水等方面的綜合利用效益。經興利調節計算，大安泵站年均調入大通水庫水量為1065萬m3，調入安樂水庫水量為550萬m3，可切實保障工程區域城鄉、灌溉、生態用水；大通水庫、安樂水庫最大年調水量分別為4205萬m3和1840萬m3，大安泵站對保障大通水庫、安樂水庫灌區特、大干旱年份的供水安全意義重大。隨著經濟的發展，城鄉生產、生活用水水平的提高，對綜合用水需求保障的要求必然提升，類似的引調水工程項目會越來越多，本項目的工程布局和綜合興利調度方案的研究成果對類似的項目具有重要的借鑒意義。

參考文獻

[1]陳香朋.區域水資源配置中水庫群聯合調度方案研究[J].江淮水利科技，2018（3）.

[2]安徽省城鄉供水水源及農業灌溉保障規劃.安徽省水利水電勘測設計院.2020.

[3]天長市大通、安樂水庫補水工程可行性研究報告.安徽省水利水電勘測設計院.2020.

作者：王志翔 單位：安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司