1、1河北省南水北调配套工程沙河干渠水量调度优化分析摘要：通过对南水北调分配水量、来水过程及当地水库入库过程、流量进行分析计算，建立完善南水北调来水与当地水的优化调度，提高城市和工业供水保证率，实现长江水资源的有效利用，优化工程布局与规模，并达到实现水资源可持续利用，恢复和改善水环境的目的。 关键词：南水北调沙河干渠水量调度优化分析 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 1 供水对象及分配水量 河北省南水北调配套工程1 2沙河干渠从总干渠中管头口门引水，利用沙河干渠输水至潴龙河以东，新开渠至任丘后，利用管道输水至文安、大城。供水目标包括保定、沧州、廊坊三市的 11 个市（县） ，
2、其中保定市的供水目标属直供目标，沧州、廊坊的供水目标为蓄供目标。口门分配水量 28163 万 m3，其中保定 12449 万 m3，沧州 14123 万 m3，廊坊 1591 万 m3。 2 优化调度原则与目标 优化调度的总体目标是建立完善南水北调来水与当地水的优化调度，提高城市和工业供水保证率，实现长江水资源的有效利用，优化工程布局与规模，减少配套工程建设投资，并达到实现水资源可持续利用、恢复和改善水环境的目的。优化调度原则如下： （1）长江水优先的原则3。充分利用长江水，按照各供水对象的2分配水量优先供水。 （2）利用当地水库补偿调节的原则。考虑到来水过程的不均匀性，在优先利用长江水的前提
3、下，不足部分利用王快水库进行补偿调节，以提高城市供水保证率。 （3）相机补充农业和生态的原则。利用富余水量，遇灌溉季节向农业供水，非灌溉季节相机放入河道，补充地下水。 （4）适当考虑事故备用的原则。中线总干渠与配套工程存在检修和事故的风险，其出现的性质、时间、严重程度及抢修要求等都具有不确定性，因此，应适当安排少量的平原调蓄工程作为事故备用。 3 引江及水库来水过程 3.1 引江过程 按照南水北调工程总体规划和长江委给出的南水北调中线来水过程，结合总干渠口门水量分配及水资源配置成果，分析确定各分水口门来水过程，其中中管头口门在 19561997 年共 42 年的 1512 个旬中，流量大于 1
4、0m3/s 的来水有 309 个旬，流量小于 8m3/s 的来水 157 个旬，没有来水的 83 个旬，其相对均匀的 810m3/s 之间的来水有 1046 个旬，约占 70%，在考虑少量的事故调蓄库容的条件下，该部分来水基本可以满足口门以下各用户的需水要求。中管头口门多年平均来水量为 2.88 亿m3。 3.2 王快水库入库过程 根据河北省水资源评价中王快水库进行系列一致性分析后的历年逐月天然径流系列，考虑上游用水的发展，按照近期水平年分析水库3入库水量，并统一采用 19561997 年逐旬系列，水库多年平均入库水量为 5.31 亿 m3。 4 风险事故库容 从南水北调和王快水库来水情况看，
5、利用王快水库的补偿调节完全可以弥补南水北调来水不均匀产生的供水保证率低的问题，工程备用库容参照北方地区一般输水工程事故抢修实例，并考虑沙河干渠现有 3 处跌水可以利用输水渠道蓄水，事故备用库容暂定 20 天，备用水量按南水北调分配水量测算，则备用总库容为 1324 万 m3，扣除保定市 5 个县的分配水量后的备用总库容为 861 万 m3。 5 分析计算 5.1 长江水向城市供水情况 按照中管头口门旬来水过程和供水对象分配水量的旬过程计算，在19561997 年 42 年中各年均有不满足供水对象分配水量要求的现象，但一般旬缺水量小于 150 万 m3，多年平均江水向城市直供水量 2.60 亿m
6、3，城市缺水量 2130 万 m3，年最大旬缺水量 849 万 m3，折合平均流量8.93m3/s。 5.2 长江水向农业供水情况 南水北调来水过程扣除城市需水过程后的余水首先供农业，供农业水量按照沙河灌区节水技术及配套改造规划确定的灌区农田灌溉需水过程计算，沙河灌区农业灌溉保证率为 50，灌区年需水量为 3.5 亿m3。经计算，在 19561997 年的 42 年中各年在灌溉季节引江来水均有余水供农业，其中最大年供水量 3376 万 m3，最小年供水量 211 万 m3，多4年平均供给农业水量为 1399 万 m3。 5.3 长江水供生态（弃水）情况 南水北调来水过程扣除城市需水、农业供水后
7、的多余水量作为供生态（弃水）水量。经计算，在 19561997 年的 42 年中各年引江来水均有余水，其中最大年供生态（弃水）水量 3544 万 m3，最小年供生态（弃水）水量 95 万 m3，多年平均供生态（弃水）水量 1301 万 m3。 综合上述计算，南水北调总干渠中管头口门多年平均来水量 2.88 亿m3，其中供城市水量 2.60 亿 m3，供农业水量 1399 万 m3，弃水量 1301万 m3，分别占来水量的 90，5和 5。 5.4 王快水库调节计算 （1）水库调节运用方式 水库调节计算年度为水利年（7 月至次年 6 月） ，时段以旬为单位，采用不完全年调节方式，具体运用原则如下
8、： 王快水库起调水位为死水位 178.0m，主汛期（7 月 11 日8 月 10 日）控制水位 192m，后汛期（8 月 11 日8 月 31 日）控制水位 198m，汛后最高蓄水位为兴利水位 200.4m。 水库供水先后顺序为：优先保证城市用水，余水供王快水库下游灌区农业用水。暂不考虑南水北调平原水库的调蓄作用。 （2）供水对象需水量 王快水库供城市水量是长江水供水不足部分的补充水量，并考虑水库出库至南水北调总干渠的输水损失。按照 2008 年、2009 年我省向北京应急供水的实测资料分析成果，水库出库至南水北调总干渠输水有效利5用系数为 0.80，以此计算历年逐旬王快水库需供城市水量。 王
9、快水库供农业用水按照沙河灌区节水技术及配套改造规划确定的灌区农田灌溉需水过程计算，并扣除长江水可供灌区的水量。另外，王快水库供水对象中还有行唐县群众灌区 10 万亩灌溉面积，其需水量暂按沙河灌区毛定额计算，则 50年需水量为 4073 万 m3。 （3）计算成果 在不考虑平原调蓄水库需供的条件下，19561997 年通过王快水库补偿调节，城市供水基本可以满足，供水保证率可达 95%。水库多年平均供城市水量 2661 万 m3。王快水库多年平均供农业用水量 30290 万 m3，保证率 50可以满足灌溉需求。多年平均弃水量 15662 万 m3。 5.5 考虑平原蓄水工程作用初步分析 对南水北调
10、旬来水向城市直供后的缺水量进行分析，多数情况下旬缺水量在 100 万 m3 以下，因此，可以在旬缺水量较小时，利用平原水库进行蓄供，暂按总库容的 50参与蓄供计算，即当连续缺水小于 430 万m3 时，由当地平原调蓄工程向城市供水，大于 430 万 m3 的部分由王快水库供水。经统计，在 42 年中利用平原调蓄工程可以使 22 年的缺水得到满足，相应利用王快水库供水的年份可由 42 年减少为 20 年，使事故备用水库的作用发挥得更充分，也可减少频繁启用王快水库时机，有利于供水调度。 6 结论 （1）南水北调多年平均来水量略大于供水对象分配水量，但由于南水北调来水存在不均匀性，各年均存在来水量小
11、于需水量的现象，仅靠6直供不能满足城市供水保证率。 （2）在优先利用长江水的原则下，通过当地水库的补偿调节，可有效提高城市供水保证率，并满足灌区 50供水保证率的灌溉需求。多年平均江水补充农业和生态的水量各占引江来水的 5。 （3）鉴于南水北调总干渠和配套工程存在事故等风险的可能，在地下水条件较差的沧州、廊坊安排适当的事故备用水库是必要的，且该部分库容还可在很多年份进行蓄供，并减少王快水库长距离输水损失。初步测算，平原调蓄工程总库容 861 万 m3。 （4）鉴于事故备用水库总库容较小，应在工程设计中考虑不同水库数量、位置方案，以尽量减少水库数量、节省投资和调度便利等原则，进行技术经济比选，提出合理设计。 参考文献： 1耿六成.河北省南水北调配套工程特点及实施策略.南水北调与水利科技.2007 年 6 月第 5 卷第 3 期：1-2 2吕满堂、王俊怀.南水北调中线配套工程总体设想.河北水利水电技术.2004 年第 3 期：6-7 3杨路华、宗淑萍、贾金生.南水北调来水后河北省水资源情况与利用对策.海河水利 2004NO1：12-14
