新昌江长诏水库可供环境水量探讨.docx
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新昌江长诏水库可供环境水量探讨
新昌江长诏水库可供环境水量探讨
张建南卢中伟李德康黄庆良倪卓君
一、前言
新昌江位于绍兴市东南部，发源于天台山南坡，流域面积557平方公里，多年平均降水量1486.4毫米，全流域多年平均水资源总量5.19亿立方米，上游境外的区域约64.8平方公里，多年平均入境径流0.65亿立方米；现已建成大型水库1座（长诏水库），控制面积276平方公里，总库容18939万立方米，正常库容13640万立方米；小
（一）型水库3座（新昌、天烛岭、王岙），合计总库容398万立方米，正常库容321.6万立方米。
累计水库总库容为19337万立方米，占流域多年平均径流量的37.3%。
2005年7月市委、市政府组织环保、水利、农业、卫生等部门开展新昌江流域环境现状调查，为今后进一步治理新昌江流域环境提出建议。
调查工作领导小组重点要求水利部门对新昌江长诏水库可供环境水量作分析，在保证现有生活、工农业生产用水的前提下，尽最大可能调高新昌江枯水流量，提高新昌江稀释能力，改善水质。
为期一个月的新昌江流域环境现状调查工作已经结束，调查中对新昌江长诏水库可供环境水量颇有争议，在此我们调查小组人员将新昌江长诏水库可供环境水量分析计算过程作一总结，与全市水利系统同仁共同探讨，以期抛砖引玉。
二、基本资料的准备
1.基本断面的确定
1）、断面确定的原则：
要求确定的断面已基本集纳新昌江污水的原则，以使断面的流量能反映对流域污水的稀释能力。
行政区域交界处原则。
以便于考核和分清治理责任。
支流汇入主流的汇入口下游，以使断面有更大的稀释流量，在引水工程的上游，避免污染物被所引水量带走。
2）、黄泥桥断面的基本情况：
嵊州市黄泥桥处有一条从新昌江引水的中干渠，黄泥桥处断面符合上述原则。
黄泥桥以上流域面积533平方公里，多年平均水资源总量5.09亿立方米。
2.典型年的选定
由于新昌江流域受人类活动的影响较大，径流还原计算比较困难，在典型年选定时采用年雨量排频，选定20%、50%、80%三个保证率对应典型年分别为1995年、1983年、1985年。
环境用水的保证率一般为80%，因此本次计算的典型年为1985年。
3.径流资料
1）、长诏水库坝址断面以上河道逐日平均流量（q1）：
坝址以上流域面积276平方公里，多年平均水资源总量3.20亿立方米。
长诏水库以上人烟稀少，该断面以上河道径流资料基本接近天然流量。
该断面80%保证率对应典型年为1985年，逐日平均流量资料见表-1。
2）、长诏水库坝址-黄泥桥断面区间逐日平均流量（q2）：
长诏水库坝址-黄泥桥断面区间天然流量无法实测，且人类活动对该区间流量的影响很大，因此需通过分析与长诏水库坝址断面以上河道径流资料相关性求得。
利用长诏水库建库前长诏站与新昌站实测流量资料来分析相关系数，得该相关系数为0.916，设黄泥桥断面区间流量为q2：
q2=0.916*q1*257/276
计算得黄泥桥断面1985年逐日平均流量资料见表-2。
4.用水及回归水资料
1）、长诏水库直供水资料（q3）：
根据本次调查具体情况在长诏水库中直接取水的企业有：
浙江制药、新和成股份、京新制药三家企业，2004年取水量分别为492万吨、552万吨和10万吨。
其他企业通过新昌县自来水公司供应原水734万吨。
2004年长诏水库供新昌县自来水公司居民生活和重要工业用水量为2300万吨。
上述两部分水量共计4088万吨，将该水量在年内均匀分配得2004年逐日用水流量资料见表-3。
2）、长诏坝址-黄泥桥区间工业自备水用水资料（q4）：
新昌江流域自备水取水户共39家，2004年取水量为951万吨，该水量先在河道中取水，当河道供水不足时由水库放水供给。
将该水量在年均匀分配得2004年逐日用水流量资料见表-4。
3）、长诏坝址-黄泥桥区间农业用水资料（q5）：
长诏坝址-黄泥桥区间共有水田3.0万亩，旱地1.59万亩，菜田3.686万亩，按照上游优先的配水原则，这部分灌溉水量在河道供水不足时，将全部由长诏水库供给，根据2004年水资源公报用水水平确定水田灌溉用水量1285万吨，林牧渔用水量286万吨，菜田、旱地用水量528万吨，将水田灌溉用水量按1985年灌溉定额在年内分配、林牧渔旱地用水量平均分配，得逐日农业用水流量资料见表-5。
上述三部分用水量优先于环境用水，在满足环境用水之前必须保证供给，因此按以需定用的原则确定用水量参与平衡分析。
4）、流域下游嵊州、上虞灌溉供水量资料（q6）：
根据根据浙江省水利厅浙水计（86）第45号的规定：
原设计台汛期灌溉库容为7500万立方米，增加到8060万立方米，灌溉水量的分配比例：
新昌16%，嵊州33%，上虞51%。
遇到干旱，水量不足，按实际水量以上述分水比例分水，要求突破水量分配比例，需经三县（市）协商同意。
由于嵊州、上虞的灌溉需水量不仅仅依靠长诏水库供水来解决，大部分是依靠河道和另外供水工程供给，并且该部分灌溉需水量的界定较为困难，因此这部分水量按以供定用的原则确定，就是长诏水库根据上述分水比例供给下游这么多水后就符合分水要求来确定，并由水库通过河道供给，不在本区域内回归。
q6=33%*8060+51%*8060=6770万立方米
将该水量按1985年灌溉定额分配得逐日农业用水流量资料见表-6。
5）、水库补充河道用水资料（q7）：
新昌江流域的环境需水量已明显超过环境容量。
据《绍兴日报》9月1日报导：
新昌县城市生活污水排放量672.8万吨，COD排放量2691吨。
根据《浙江省水功能区划》，新昌江黄泥桥段为Ⅳ类水，要达到Ⅳ类水要求，须有约1.35亿立方米的水量来稀释。
污水排放基本上是均匀排放，这要求新昌江的流量在4.28立方米/秒，水质才能达标，长时间低于此流量水就会发臭。
这仅仅是城市生活污水的环境需水量，尚有水土流失污染、工业污染、农业污染，因此新昌江的污染主要得靠治理解决，调节新昌江的流量只能部分改善水质。
本次调查的任务就是要尽最大可能发挥长诏水库作用，调高新昌江枯水流量，提高新昌江稀释能力，改善水质。
这部分水量由两部分组成，一是当河道供水不足时水库供工业自备取水和长诏坝址-黄泥桥区间农业用水；二是水库供河道需环境用水。
这部分水量需通过试算解决，先设定一个最低流量qm，当新昌江黄泥桥流量大于qm时，水库补充河道用水（q7）=0，长诏水库不放水补充河道用水;当新昌江实际流量小于qm时，水库补充河道用水（q7）=qm-新昌江实际流量，长诏水库放水水库补充河道用水，放水补足流量到qm。
如果在计算过程中水库于年底前出现死水位，说明qm设定过大，已超过水库调节能力;如果在计算过程中水库没有出现死水位，说明qm设定过小水库尚有调节能力;如果水库恰好于年底出现死水位，说明qm设定恰当，水库已充分发挥调节能力。
上述4）、5）二部分用水量是按以供定用的原则确定用水量参与平衡分析。
供下游嵊州、上虞灌溉水量是以供了这么多水符合分水要求了来确定的，水库补充河道环境用水是以水库只能供这么多水来确定的，超过了就会影响其他用水。
这二部分用水量都不需回归。
6）、回归水资料（q8）：
回归水资料根据《浙江省水资源公报编制细则》的规定计算，对自来水分工业用水、生活用水和城镇公共用水分别计算，回归系数分别为0.75、0.65和0.4;工业自备用水回归系数0.75；长诏坝址-黄泥桥区间农业用水分水田灌溉用水量、林牧渔用水量和菜田、旱地用水量分别计算回归水资料。
回归水资料见表-8。
5.长诏水库控制运行计划要求
1）、水库特征库容：
总库容18929万m3，正常库容13640万m3，防洪库容6266万m3，死库容820万m3。
2）、水库控制运行计划：
正常蓄水位133.0m（相应库容13640万m3）。
梅汛期（4月15日—7月15日）限制水位133.0m（相应库容13640万m3），台汛期（7月16日—10月15日）限制水位126.1m（相应库容9350万m3）。
泄洪水位：
梅汛期为136.0m（相应库容15790万m3），台汛期134.0m（相应库容14340万m3）。
3）、发电限制水位：
凡水库水位低于4月1日129.5米与8月1日126.1米的连线时，应停止发电，只允许在泄放灌溉及生活用水时发电。
6.长诏水库控制运行计划解读
1）、对水库上限水位的理解：
水库上限水位是在调节计算中起限制作用，如出现高于上限水位，则无条件泄洪至上限水位。
根据长诏水库控制运行计划要求，从年初1月1日至梅汛4月15日限制水位为正常蓄水位133.0m（相应库容13640万m3）。
梅汛期（4月15日—7月15日）限制水位133.0m（相应库容13640万m3），台汛期（7月16日—10月15日）限制水位126.1m（相应库容9350万m3）。
10月15日至12月31日限制水位为正常蓄水位133.0m。
2）、对水库下限水位的理解：
水库下限水位是在调节计算中起限制作用，如出现低于下限水位，则无条件停止用水。
根据长诏水库控制运行计划要求，从年初1月1日至4月1日下限水位为死水位（相应库容820万m3）。
从4月1日129.5米与8月1日126.1米的连线，是发电限制水位，本次调查设定环境用水优于发电用水，当水位低于此连线时，是允许泄放环境、灌溉及生活用水的。
从8月1日至12月31日下限水位为死水位。
7.几个基本假定
1）、所有回归水量在当天回归
2）、不计泄洪时间
3）、不计流量沿程损失
4）、不考虑防洪错峰调度
三、计算模型的确定
1.起调水位的确定
长诏水库是多年调节水库，起调水位较难确定，如采用长系列调节计算则可妥善解决此难题，由于本次调查时间紧采用典型年分析，因此采用1985年初实际水位为起调水位分析计算。
2.黄泥桥断面实际流量的计算（q实）
黄泥桥断面考虑环境用水前的流量由区间流量、回归水量、下游灌溉用水量减去区域内的工业自备用水和农业用水求得：
q实=q2+q6+q8-q4-q5
3.循环计算式说明
长诏水库水量计算式为条件循环计算式，表述如下：
如果q实>=qm（黄泥桥断面实际流量大于等于设定流量，则不放水补充河道用水）
Wn+1=Wn+q1–q3-q8
如果q实Wn+1=Wn+q1–q3-q8-q7
将上述计算结果与水库、下限水位比较
如果Wn+1>=W上（水库蓄水位超过正常水位或汛限水位）
则有Wn+1=W上（水库无条件放水至限制水位）
如果Wn+1>=W下（水库蓄水位低于死水位）
则有Wn+1=W下（水库无条件停止用水）
如果W年底=W年初说明只要发挥长诏水库调节作用对入库径流进行调节就可将黄泥桥断面实际流量提高到qm。
而不需要利用长诏水库年际调节的水量。
四、长诏水库可供环境水量的基本结论及验证
科学调度长诏水库的控制运行，做到防汛防旱统筹兼顾，保障下游供水与环境用水相统一，调整水库运行计划，可以将80%保证率典型年黄泥桥断面最低日平均流量从2.02m3/s提高到6.91m3/s，长诏水库提供环境用水量6677万m3，用于改善河道流量。
1.长诏水库80%保证率典型年环境供水量的确定
将水库逐日补充河道用水（q7）减去长诏坝址-黄泥桥区间逐日工业自备水用水（q4）和长诏坝址-黄泥桥区间逐日农业用水（q5）得逐日环境用水（q9）值列于表-9，累计值即为环境供水量。
2.长诏水库80%保证率典型年实施环境供水后逐日蓄水量图
长诏水库80%保证率典型年逐日蓄水量见图-1。
3.长诏水库80%保证率典型年环境可供水量结论的验证
1）、长诏水库80%保证率典型年环境可供水量的结论可从长诏水库水量平衡方程得到验证：
W年径+W年初=W年底+W年下+W年区+W年直+W年环
19360+7500=7500+6770+4088+6677+1808
等式两边之和仅相差17万立方米。
2）、长诏水库80%保证率典型年环境可供水量的结论还可从黄泥桥断面实测径流得到验证：
W实年径+W年蓄水量差=W计年径+W年耗水量差
30171+1336=30315+684
等式两边之和仅相差508万立方米。
五、对长诏水库调度工作的建议
1.建议水库管理部门根据新的供水要求抓紧编制优化调度方案
长诏水库增加环境供水功能后势必影响水库发电功能的正常发挥，因此水库管理部门应以发电效益最大为目标，满足各项供水要求为制约条件抓紧编制优化调度方案，最大限度地提高发电水头，减少弃水提高发电效益，尤其是提高丰水年的发电效益。
2.建议新昌县水行政主管部门抓紧编制减少供水基本调度线
鉴于长诏水库2003年年径流量仅为1.44亿立方米，已不能满足水库直供水4088万立方米、下游农灌用水6770万立方米和长诏坝址-黄泥桥区间内用水要求，建议新昌县水行政主管部门抓紧编制减少供水基本调度线。
表-1长诏水库坝站断面以上河道逐日平均流量表（Q1）
集水面积：
276公里流量以立方米/秒计
日月
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
1
2.33
2.67
13.1
4.10
0.36
0.88
0.89
35.3
5.28
3.84
0.71
3.56
2
5.89
2.33
17.9
5.23
1.84
0.88
0.59
18.1
6.12
3.48
0.61
5.10
3
8.85
1.41
21.9
4.70
2.38
0.61
0.43
25.1
6.60
2.66
0.38
4.34
4
10.5
2.13
16.1
3.61
2.21
2.43
0.90
18.8
5.51
17.9
0.59
4.36
5
7.36
2.12
18.6
3.74
1.11
3.40
0.58
12.7
4.29
29.9
1.46
3.34
6
4.38
3.37
13.4
4.59
1.10
3.31
0.54
6.23
3.81
13.4
0.34
3.52
7
5.96
3.5
14.0
2.72
0.35
6.27
0.54
5.68
3.96
7.45
2.49
3.90
8
5.97
6.61
17.5
3.32
1.00
4.00
0.54
6.32
5.14
4.78
3.04
4.58
9
5.23
6.86
28.2
2.49
1.20
1.97
0.24
5.30
2.69
2.73
3.69
4.04
10
3.96
4.18
35.8
3.31
1.24
0.78
0.24
4.78
2.37
3.41
3.720
4.91
11
5.09
2.88
54.5
2.80
1.39
0.76
0.23
3.69
2.16
2.73
4.04
3.72
12
4.2
3.68
21.3
2.67
1.22
1.67
0.23
3.15
1.35
2.87
2.69
4.00
13
4.61
4.10
20.8
2.66
2.14
5.24
0.23
1.93
2.00
2.72
2.34
5.89
14
2.37
3.31
17.8
2.06
12.3
2.62
0.23
6.15
1.22
2.60
2.38
7.87
15
2.93
4.62
12.5
2.85
8.87
1.67
0.23
7.23
1.01
3.09
0.31
6.37
16
1.69
4.00
8.90
2.93
7.23
1.61
0.23
3.97
2.87
2.50
1.00
7.29
17
4.59
7.96
7.28
1.25
4.00
1.55
0.23
2.88
2.08
2.75
0.53
5.00
18
14.6
43.6
7.55
0.78
3.91
3.16
0.23
2.88
1.10
3.09
2.11
5.38
19
9.88
32.2
5.02
1.12
2.21
2.51
0.23
3.00
3.68
3.81
3.40
5.64
20
6.62
14.6
6.47
1.63
3.19
3.09
0.23
3.00
4.33
2.50
2.08
2.65
21
5.44
10.2
6.00
0.94
2.40
1.02
0.23
2.71
47.1
3.04
3.14
2.38
22
4.58
7.15
6.27
0.51
1.31
0.41
0.34
5.56
61.0
3.73
5.96
2.14
23
4.61
5.37
4.69
0.50
1.52
0.89
0.59
39.9
16.0
3.73
6.20
2.71
24
4.02
5.42
4.02
0.28
0.50
1.19
1.02
51.9
11.0
4.09
11.4
2.11
25
4.32
28.1
4.33
0.24
1.19
1.84
1.90
54.7
9.02
4.02
6.12
5.79
26
4.10
35.4
3.85
0.24
1.13
0.49
1.02
23.6
6.37
4.57
4.28
5.81
27
3.09
23.1
6.69
0.20
1.26
1.44
1.90
10.4
5.91
3.90
4.62
4.81
28
2.34
16.8
15.0
0.20
1.97
1.42
0.58
7.42
6.47
2.57
2.77
3.58
29
2.11
10.7
0.20
2.55
0.32
0.58
5.51
5.02
2.52
2.97
5.32
30
2.94
6.82
0.20
0.52
2.70
4.54
3.65
3.84
1.74
2.09
3.99
31
2.51
5.02
0.50
142
3.68
1.12
3.06
月平均
5.07
10.3
13.9
2.07
2.39
1.98
5.25
12.4
7.98
4.98
2.91
4.42
表-2长诏水库坝址—黄泥桥区间流量表（Q2）
（不计入水库泄流量，未扣除区间综合用水量）
流量以立方米/秒计
日月
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
1
1.88
2.41
10.7
3.31
0.24
1.03
0.68
13.0
3.27
2.26
0.50
2.90
2
4.76
2.10
14.7
4.23
1.24
1.03
0.45
6.65
3.80
2.05
0.42
4.15
3
7.16
1.27
17.9
3.80
1.60
0.72
0.33
9.22
4.10
1.57
0.27
3.53
4
8.49
1.92
13.2
2.92
1.49
2.85
0.69
6.90
3.42
10.6
0.41
3.55
5
5.95
1.91
15.2
3.03
0.75
3.99
0.44
4.66
2.66
17.6
1.02
2.72
6
3.54
3.04
11.0
3.71
0.75
3.88
0.41
2.29
2.37
7.90
0.24
2.87
7
4.82
3.16
11.5
2.20
0.24
7.35
0.41
2.08
2.46
4.39
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8
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