宁波市水库站径流还原计算存在问题的探讨

许 洁，王 颖

(宁波市水文站，浙江宁波 315016)

1 问题的提出

宁波市现已建成大中型水库30座，其中6座大型，24座中型。全市大中型水库分别从2005年和2007年开始进行水文资料规范化整编。水库站点的建立，为弥补基本水文站点数量不足，扩大资料收集范围发挥了重要作用。在利用水库资料进行水资源评价或工程设计时首先要保证水库站点径流资料的准确性，准确性高低直接影响到资料的使用价值，影响到水资源评价的结果。

以水库集水区域作为流域单元，以坝址位置作为流域出口断面，则流域径流还原计算可采用下式:

式中:W天然为还原后的天然河川径流量;W出库为出库实测径流量;W库蓄为水库蓄水变量;W渗漏为水库渗漏损失量;W库蒸为水库蒸发增加损失水量;W灌溉为灌溉还原水量;W工业为工业耗水量;W生活为生活耗水量。

水库上游一般不设置高耗水工业，可以不考虑该流域内的工业耗水量。对于流域内人口较少的水库也可以不考虑生活耗水量，或者可以根据人均用水量100 L/人·d和流域内的人口数、耗水率来估算生活耗水量。以下主要讨论公式等号右侧前5项的计算方法和误差来源。

2 分项水量还原计算

2.1 出库实测径流量

出库实测径流量，包括通过大坝的水量以及不通过大坝的引、供水量。当水库有出库控制站时，应采用控制断面实测值及通过其他分口的实测值来计算。宁波市大、中型水库目前未设置出库流量站，在计算该项值时以水工建筑物推流为主。

全市水库的出流方式有供水、发电、泄洪、灌溉。有供水要求的水库中，大型水库已全部安装了计量装置，中型水库有近一半未安装。未安装计量装置的水库，供水量可以通过水厂进水口的水量推算，或者通过供水管道型式及其水力因素推算。各水库的发电、泄洪、灌溉出流基本采用水工建筑物推流方法计算。除了个别水库进行过流量率定外，大多数水库均采用设计公式及参数推流。可以看出，出库实测径流量W出库在W天然中所占比例较高，其值的准确性对天然径流计算结果有很大影响。水库出库流量站的建设至关重要。

2.2 水库蓄水变量

宁波市大、中型水库均有库容曲线，水库蓄水变量可通过水位查库容曲线图求得。有些水库库容曲线采用设计时地形图上高程数据，未经过实测校核。有些水库由于年代较长，产生淤积现象，水位与库容的关系也相应发生改变。水位库容曲线是计算蓄水变量的基础，库容曲线的可靠程度越高，蓄水变量计算的准确度越高。

2.3 水库渗漏损失量

水库渗漏量分为坝基渗漏、库底渗漏和库岸侧渗三部分。在坝基渗漏较大的水库上，可利用坝下反滤沟实测流量资料推算水库渗漏量。

如果没有实测流量资料，可选用冬季枯水期入库流量接近零的月份推算月渗漏水量。在连续多日(如一旬)无降水量情况下，由于入库流量和库面蒸发均很小，可用下式推算渗漏水量。

应用(2)式计算水库相应时间段内的渗漏量，并建立不同水位级下水库平均水位与渗漏量关系曲线。由此计算月、年渗漏水量。

选取2009年1月中旬连续多日无降水量的时段，对于出库流量控制较好的水库(如只有供水量)或无出库流量的水库(共12座大型或中型水库)进行渗漏水量的推算。发现只有一座水库的渗漏水量大于零，其余水库的蓄水量的减少小于出库水量。经查，渗漏水量大于零的水库存在严重的渗漏问题，其余水库则在连续10日无降水情况下还有入库流量的补给，故无法计算出渗漏水量。另外，宁波市很多水库周围植被很好，涵养水源能力较强，水库在连续多日无降水情况下还有流量补给，则水库渗漏量相对较小。

采用公式(2)计算渗漏水量的条件比较苛刻，对于宁波地区的大中型水库并不合适。一方面水库的出库水量没有经过实测，准确度不高。另一方面连续多日无降水量的情况并不多，入库流量接近零的时候更少。

以目前的情况来看，除了具有大坝渗漏量实际观测数据的水库或者渗漏量特别大的水库需要计算渗漏水量，其余水库的渗漏水量可以不用计算。

2.4 水库蒸发增加损失水量计算

流域内修建水库之后，原来的陆面蒸发变为建库后的水面蒸发，其差值就是需要还原的水库水面损失量。有些水库在径流还原计算中把水库纯水面蒸发量当成水库蒸发增加损失量进行计算，这样是不合理的。当以水库为研究对象，计算其来水量时，应考虑纯水面蒸发损失水量。当以流域为研究对象，计算还原后的天然径流量时，应考虑水库水面蒸发比建库前陆面蒸发增加的损失水量。

计算各时段水库蒸发增加损失水量时，应先按下式算出水库年蒸发增加损失水深。

式中:E年库蒸为水库年蒸发增加损失水深，mm;E年水蒸为实测蒸发器年水面蒸发量，mm;K为实测水面蒸发量换算为大水体蒸发量的系数;E年陆蒸为年陆面蒸发量，mm。有地区经验公式时应直接使用其公式，无经验公式可利用时，可用本站以上或与该水库附近特性相似的水文站断面以上流域平均年降水量减其年径流深求得。

水库各时段(月、季等)蒸发增加损失水量算式如下:

式中:V时段库蒸为水库各时段蒸发增加损失水量，104m3;0.1为单位换算系数;E年库蒸为水库年蒸发增加损失水深，mm;N为实测年水面蒸发量各时段年内分配百分数;A为水库时段平均水位相应库水面面积，km2。

以宁波市亭下水库为例，计算2009年水库年蒸发增加损失水量。亭下水库位于浙江省奉化市溪口镇，流域面积为176 km2，水位值采用1985国家高程基准。2009年平均水位73.84 m，相应水面面积为3.85 km2，年平均水库水面面积占流域面积的2.2%。各月平均水位、相应水面面积及陆上水面蒸发场观测蒸发量见表1。

表1 亭下水库2009年月平均水位、相应水面面积及陆上水面蒸发场观测蒸发量表

计算陆面蒸发，由于没有地区经验公式，亭下水库流域内也无水文站径流资料，暂时借用凫溪流域的洪家塔水文站资料来推算。采用洪家塔水文站资料，用其断面以上流域2009年降水量减去对应年径流深推求，估算亭下水库流域2009年陆面蒸发E年陆蒸=600mm。取K=1.0，根据亭下水库陆上水面蒸发器实测年水面蒸发量849.7 mm，由(3)式计算得E年库蒸=249.7mm。由(4)式计算每月蒸发增加损失水量，求和得年蒸发增加损失水量为101.1万m3，换算到流域内蒸发增加损失水深为5.7 mm。2009年亭下水库还原后径流深为1 178.9 mm，蒸发增加损失水深只占4.8‰。

亭下水库2005—2009年间，年平均径流量为1.4233亿m3，最少为2006年的0.7733亿m3，由于2006年属偏枯年份，陆面蒸发量也较大，年蒸发增加损失水深约占流域还原径流深的1%。可以看出，年蒸发增加损失水量在年径流量中所占比例随着水资源量的多少而变化，但对计算年径流深的影响很小。

但当水库水深较浅，水面面积较大时，水库蒸发增加损失水量不能忽略。例如四明湖水库流域面积103km2，2009年月平均水位对应的水面面积为9.86 km2，经计算，2009年蒸发增加损失水量为245万 m3，约占还原径流量的3%。

所以，当陆面蒸发和水面蒸发的差值较小，增加的水库水面面积占全流域的比例低于5%时，此项可以忽略不计。

2.5 农田灌溉耗水量

灌溉还原水量是指农田灌溉引水过程中，因蒸发消耗和渗漏损失掉而不能回归到河流的水量，为灌溉引水量与回归入河水量之差。当引水源在测验断面上游，而回归水流入本站断面以下时，灌溉还原水量等于灌溉引水量。当引水源和回归水均在测验断面上游时，灌溉还原水量应等于灌溉耗水量即灌溉引水量减去综合回归水量。

当无实测资料但有调查的灌溉毛定额、实灌面积及灌区回归系数等资料时，按下式计算:

式中:W灌溉为灌溉耗水量;M为毛灌定额;A为实灌面积;Φ为灌区(包括渠系、田间)回归系数。

宁波市范围内大中型水库上游的灌溉引水，其回归水一般在测验断面上游，灌溉还原水量应等于灌溉耗水量即灌溉引水量减去综合回归水量。对于水库下游的灌溉用水，因水量已经计入出库水量，不需要重复计算。

3 结语

从以上分项还原水量的分析可知，在水库出库水量没有完全控制的情况下计算的水库还原径流量只能作为参考，其精度一般。水库出库流量站的建设至关重要，有条件的水库应积极建设出库流量站，把泄洪、发电等水量控制起来。同时应当加强水库的测验工作，减少水位、流量、水量等的误差，做到以下4点:

1)提高水位观测精度。因为流量推算和蓄水变量的计算都要通过水位进行，水位的准确是保证水量计算准确的前提。

2)出库水量的推算应采用正确的推流公式和参数，且必须经过实测率定。建议大中型水库对于供水管道安装计量装置、对于泄洪洞、输水涵洞放水进行实测率定，对于电站应进行效率系数的率定。有条件的水库应积极建设出库流量站，控制通过电站、泄洪洞放出的水量。

3)定期复核水库库容，保证库容曲线能真实地反映水位库容关系。

4)水库蒸发增加损失水量为水库水面蒸发比建库前陆面蒸发增加的损失水量，宁波市范围陆面蒸发和水面蒸发差值在200～300 mm附近，各大、中型水库可以参照以上方法估算蒸发增加损失水量。当水库水面面积占全流域的比例不大时，计算流域径流深时此项可以忽略不计。对于还原径流计算中的渗漏水量，除了严重渗漏及有确切大坝渗漏观测数据的水库，其余水库的渗漏水量目前可以不必计算。

［1］中华人民共和国水利部.SL247－1999水文资料整编规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2000.