大浪淀水库旱限水位初步分析.pdf

DOI:1016616/jcnki10-1326/TV20230814大浪淀水库旱限水位初步分析哈建强(河北省沧州水文勘测研究中心,河北 沧州 061000)【摘 要】本文结合近年来大浪淀水库旱情发展趋势,采用典型年法、生活用水总量法、取水口设施高程分析法等确定了一系列有分析价值的水位,按照资料年限统计了各种水位的出现频次和重现期,结合现有资料绘制了理论频率曲线,与本文所计算的重现期进行对比,确定最为接近的水位作为大浪淀水库旱限水位。可为其他水库旱限水位的初步确定提供思路。【关键词】旱限水位;典型年;用水总量;取水口;大浪淀水库中图分类号:TV124 文献标志码:B 文章编号:2096-0131(2023)08-076-05Preliminary Analysis of Drought-Limited Water Level inDalangdian ReservoirHA Jianqiang(Hebei Cangzhou Hydrology Survey and Research Center,Cangzhou 061000,China)收稿日期:2022-10-08基金项目:河北省水利科研与推广计划(202142)作者简介:哈建强(1981),男,正高级工程师,学士,主要从事水资源研究工作。Abstract:In this paper,combined with the development trend of drought in Dalangdian Reservoir in recent years,a seriesof water levels that are valuable for analysis are determined by using typical year method,total domestic water consumptionmethod and elevation analysis of water intake facilities,etc.The occurrence frequency and recurrence period of variouswater levels are statistically analyzed according to the data length,and a theoretical frequency curve is drawn based on theexisting data.A comparison is made between the calculated recurrence period and the closest water level is determined asthe drought-limited water level of Dalangdian Reservoir.It can provide ideas for the preliminary determination of drought-limited water levels in other reservoirs.Key words:drought-limited water level;typical year;total water consumption;water intake;Dalangdian Reservoir 近年来,受全球气候变化的影响,我国干旱灾害频次增加、范围扩大、损失加重,给旱区群众生活、工农业生产及生态环境带来严重影响1。为了准确地描述水文干旱程度,确定江河湖库干旱预警等级、启动抗旱应急响应,减少灾害损失,开展旱限水位分析工作势在必行2。本文以华北平原区典型平原水库大浪淀水库为例,采用典型年法、进(出)水口高程法、生活用水总量法等多种方法,计算了各种方法求得的分析水位以及分析水位的重现期,以供旱限水位分析确定使用。671 大浪淀水库概况大浪淀水库是沧州最大的平原水库,位于沧州市以南约22km 处,地处冀中平原东部滨海平原与冲积平原交接地带,古河道比较发育,建库前四周有古河道高地包围的浅碟形洼地,库区也有古河道穿过。水库总投资 3 8 亿元,1996 年建成,1997 年开始蓄水,水库库容 1 003 亿 m3,设计水位 12 471m,围堤长度 16 6km,堤顶高程 14 0m3-4。大浪淀水库是沧州市重要的水源地,目前水源主要是引黄、引江、引岳及王大引水外调水源,没有防洪任务。大浪淀水库平面见图 1。图 1 大浪淀水库平面图2 水库旱限水位分析2 1 典型年法由于大浪淀上游无径流入库,全部为跨流域调水5。计算采用 19972018 年水库年来水量的 75%频率值,数据来源于历年水资源公报。从 19972018年引调水量资料中选择与理论值相近的干旱年份,确定 2006 年为典型干旱年。统计大浪淀水库2006 年10 月至2007 年5 月每月的最高蓄水位,大浪淀水库典型年对应时段蓄水位见表 1,从表 1 中可以看出,2006 年 12 月至 2007 年 5 月为水库蓄水阶段,数据明显不符合条件,故选取 2006年 10 月最高蓄水位 9 59m 和 11 月最高蓄水位 9 32m作为分析水位,用 2006 年 6 月至 2021 年 12 月各月最低水位进行检验,低于分析水位 9 59m、9 32m 统计结果分别见表 2、表 3。由表 2、表 3 可知,大浪淀水库各月最低水位低于分析水位的情况主要出现在 712 月。大浪淀水库为饮用水水源地,没有农业灌溉供水期,也没有防洪任务,不需要在汛期腾空库容,因此干旱预警时间设定为712 月6。表 1 大浪淀水库典型年对应时段蓄水位时 间2006 年 10 月2006 年 11 月2006 年 12 月2007 年 1 月2007 年 2 月2007 年 3 月2007 年 4 月2007 年 5 月蓄水位/m9 599 3212 3412 5312 2912 1011 8911 62表 2 大浪淀水库 2006 年 6 月至 2021 年 12 月各月最低水位低于分析水位 9 59m 次数统计月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月总次数水位低于 9 59m 次数21000233565532表 3 大浪淀水库 2006 年 6 月至 2021 年 12 月各月最低水位低于分析水位 9 32m 次数统计月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月总次数水位低于 9 32m 次数21000112445323 a 20062021 年的干旱预警时间(712 月),统计水位低于典型干旱年法计算水位 9 59m 出现了 3次、3 次、5 次、6 次、5 次、5 次,平均出现了 4 50 次,约3 44 年一遇。b 20062021 年的干旱预警时间(712 月),统计水位低于典型干旱年法计算水位 9 32m 出现了 177哈建强/大浪淀水库旱限水位初步分析 次、2 次、4 次、4 次、5 次、3 次,平均出现了 3 17 次,约4 89 年一遇。2 2 生活用水总量法大浪淀水库为生活供水水源地,目前水库供水范围为孟村县、盐山县、渤海新区等7。根据沧州市及相关县(市、区)第七次人口普查公报数据统计,供水区域人口超过 125 万,其中城镇人口约 77 万,农村人口约48 万。根据河北省省级地方标准生活与服务业用水定额 第 1 部分:居民生活(DB 13/T 5450 12021),城镇居民生活用水定额标准为 30 0 48 0m3/(人 a),农村居民生活用水定额标准为 18 5 22 0m3/(人 a),分别选取用水定额上限计算年用水量,结果为 0 4756亿 m3,死库容 0 0464 亿 m3,二者之和为 0 5220 亿 m3,查库容关系,相应分析水位为 9 56m。用 2006 年 6 月至2021 年12 月各月最低水位进行检验,低于分析水位9 56m 的统计结果见表4。表4 大浪淀水库2006 年6 月至2021 年12 月各月最低水位低于分析水位9 56m 次数统计月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月总次数水位低于9 56m 次数21000133555530 大浪淀水库干旱预警时间设定为 712 月。由表 4可知,2006 年6 月至 2021 年 12 月统计水位低于生活用水总量法计算水位9 56m 出现了 3 次、3 次、5 次、5 次、5次、5 次,平均出现了约4 33 次,约3 58 年一遇。2 3 进(出)水口设施高程分析法大浪淀内共有 4 处进(出)水口8。对进(出)水口高程与所对应闸门断面尺寸进行分析。当取水口高程低于死水位时,不予考虑;当取水口高程高于死水位时,用其底高程、顶高程分别进行分析,确定分析水位并检验其合理性。大浪淀水库取水口工程指标见表5。表5 大浪淀水库取水口工程指标统计取 水 口闸底高程/m断面尺寸/(mm)备注马四拔进水闸5 973 53 55 孔淀南排干节制闸5 506 03 52 孔马四拔排水闸5 973 53 51 孔泄水闸2 843 03 03 孔 泄水闸闸底高程与闸门高度之和位于水库死水位以下,理论上不予考虑;淀南排干节制闸闸底高程与闸门高度之和为9 00m,马四拔进水闸和马四拔排水闸闸底高程与闸门高度之和都为 9 47m。用 2006 年 6 月至2021 年12 月各月最低水位进行检验,低于分析水位9 00m 和9 47m 统计结果见表6。表6 大浪淀水库2006 年6 月至2021 年12 月各月最低水位低于分析水位次数统计月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月总次数低于9 00m 次数00000002233111低于9 47m 次数21000133455529 由前述可知,大浪淀水库干旱预警时间设定为 712 月。统计水位低于取水口设施高程分析法计算水位9 00m 出现了0 次、2 次、2 次、3 次、3 次、1 次,平均出现1 83 次,约8 45 年一遇。统计水位低于取水口设施高程分析法计算水位9 47m 出现了 3 次、3 次、4 次、5 次、5次、5 次,平均出现4 17 次,约3 72 年一遇。3 频率曲线分析通过分析大浪淀水库历年各月最低水位系列,可知系列均值 Z=10 49m,由此可计算出偏差系数 Cv=0 0958,因为2CvCs2Cv/(1-Kmin),据此通过计算0 19Cs0 90。Cs等于 0、2Cv、0 90 时的不同频率水位值和频率曲线见表7 表9 和图2。87表7 Cs=0 时的不同频率水位值P0 10%1%5%10%25%50%70%75%80%90%95%99%3 0902 3261 6451 2820 6740 000-0 524-0 674-0 842-1 282-1 645-2 326Ki1 2961 2231 1581 1231 0651 0000 9500 9350 9190 8770 8420 777Zi13 6012 8312 1511 7811 1710 499 979 829 659 208 848 15表8 Cs=2Cv时的不同频率水位值P0 10%1%5%10%25%50%70%75%80%90%95%99%3 3632 4651 6971 3000 656-0 032-0 547-0 691-0 850-1 259-1 589-2 186Ki1 3221 2361 1631 1251 0630 9970 9480 9340 9190 8790 8480 791Zi13 8812 9712 2011 8011 1510 469 949 809 649 238 908 29表9 Cs=0 90 时的不同频率水位值P0 10%1%5%10%25%50%70%75%80%90%95%99%4 3882 9571 8591 3390 569-0 148-0 611-0 730-0 854-1 147-1 353-1 660Ki1 4211 2831 1781 1281 0550 9860 9410 9300 9180 8900 8700 841Zi14 9113 4712 3611 8411 0710 349 889 769 639 349 138 82图2 大浪淀水库历年各月最低水位系列各种情况时频率曲线 由图2 可以看出,经验频率曲线和其他理论频率曲线除首部和尾部很小区域外,其他拟合较好,综合考虑选择 Cs=2Cv时的理论频率曲线。4 重现期综合分析根据前述各分析水位出现的次数计算重现期,见表10。97哈建强/大浪淀水库旱限水位初步分析 表10 大浪淀水库各种分析水位重现期统计序号分析水位/m重现期/年19 593 429 324 539 563 449 008 959 473 4 从理论频率曲线图上分析得出的各重现期对应水位见表11。表11 理论频率曲线重现期对应水位统计重现期/年3 334510水位/m9 949 809 649 235 结 语上述5 个分析水位均在理论允许范围之内,但是9 56m 与理论值最为接近,重现期约为 5 6 年,符合实际情况,故旱限水位初步确定为9 56m。旱限水位的确定对于区域抗旱工作及引调水工作意义明显。随着大浪淀水库运行年限的增加,以及引水水源的变化等,旱限水位可能会随着各因素的变化而发生变化,因此需动态调整旱限水位。参考文献1 彭少明,王煜,张永永,等.多年调节水库旱限水位优化控制研究J.水利学报,2016,47(4):552-559.2 齐润利,韩明海,崔跃强.陆浑水库旱限水位技术方案的分析与计算J.人民珠江,2014,35(5):123-127.3 胡丽丽.大浪淀水库水质现状评价及污染分析J.中国水能及电气化,2018(7):59-60.4 胡丽丽,王玉智.大浪淀水库水质营养状态评价及影响因素分析J.河北工程技术高等专科学校学报,2014(4):12-15.5 李晓亮.PDS2000 和 ARCGIS 在大浪淀水库测量数据处理中的应用J.河北水利,2017(3):44.6 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