特别干旱期的漳河上游水量调度研究

李元勋，王 勇，吴勇进

（1.河北工程大学，河北邯郸 056000；2.海河水利委员会漳河上游管理局，河北邯郸 056006）

1 漳河上游地区概况

漳河上游地区位于华北地区河北、河南和山西三省接壤处，人均水资源量远远低于全国平均水平，已建水利工程众多，水资源开发利用程度很高。流域内水资源利用效率较低，万元产值用水量是海河流域平均水平的2倍以上，另外流域内水资源统一管理程度低。漳河上游管理局直管清漳河匡门口水文站以下、浊漳河侯壁水电站以下至漳河干流观台水文站以上的108.4 km河段，区间流域面积1 664 km2。

1977年以来，漳河上游地区的降水量比前期下降10%以上，河道基流下降40%以上，干旱年份更为突出，而且来水主要集中在汛期和非灌溉季节。主要缺水区是下游河南、河北两省的四大灌区和沿河村庄。区域水资源供需矛盾突出，水事纠纷频发。

2 漳河上游地区水资源调度原则

（1）总量控制、断面流量控制、分级管理、分级负责。

表1 干旱指标分类及缺点、适用性分析

（2）统筹兼顾三省用水，保证河道有一定基流。

（4）水力发电调度服从防洪调度和上述用水要求。

3 漳河上游地区特别干旱期的确定

3.1 干旱等级划分

干旱一般划分为5个等级：正常或湿涝、轻度干旱、中度干旱、严重干旱、特大干旱。特别干旱期指发生严重干旱和特大干旱的时期，特殊情况下（如作物的水分临界期）考虑中度干旱期甚至轻度干旱期。

3.2 干旱指标简介

干旱指标是衡量干旱程度的基本工具，如果干旱指标选用客观合理，那么就能准确地反映干旱过程，同时对于干旱条件下的水量分配起到关键作用。由于影响干旱的因素很多，各地气候、地理条件差异很大，所以确定一个能准确反映漳河上游区域内的干旱指标至关重要。干旱指标分类及缺点、适用性分析，见表1。

3.3 干旱指标的确定

对比分析以上各指标，选定水文干旱指标中河道来水量距平百分率作为评定漳河上游地区干旱等级的指标性依据。流域来水断面为浊漳河侯壁断面和清漳河匡门口断面，分析两站水文资料并用P-Ⅲ曲线进行频率比对分析，发现侯壁流量资料在一定误差范围内满足频率分析结果，而匡门口已知资料年际变化过于剧烈（其最大年径流与最小年径流的比值为269），并且争水矛盾区主要集中于浊漳河侯壁以下至漳河干流合漳村，因此选定侯壁水文站为监测断面。河道来水量距平百分率与干旱等级关系，见表2。

河道来水量距平百分率计算公式为：

式中：Rw为当前河道来水量（m3/s）；Ro为多年平均河道来水量（m3/s）。

表2 河道来水量距平百分率与干旱等级关系

（1）灌溉期的特别干旱期确定。根据漳河上游地区实际情况，确定每年3—6、11月为灌溉期。灌溉期内侯壁的多年平均来水量，见表3。灌溉期干旱程度划分，见表4。

表3 1995-2013年间灌溉期侯壁断面月均流量m3/s

表4 灌溉期干旱程度划分m3/s

依此指标将3—6、11月的严重干旱期侯壁河道来水量的最大值作为界定特别干旱期的临界值，小于此最大值即为进入特别干旱期，连续3 d小于此最大值则依调度方案实施调度。

根据德国联邦统计局的数据，2000—2014年，德国生活垃圾年产生量为5.0×107t左右，整体变化不大，2002年达到高峰值5.277 2×107t。2014年德国生活垃圾产生总量为5.110 2×107t，人均生活垃圾产生量约633 kg/（a·人），即1.73 kg/（d·人），其中剩余垃圾量为0.48 kg/（d·人）。

（2）非灌溉期的特别干旱期确定。研究区域内，非灌溉期用水量远少于灌溉期用水量，且侯壁断面多年平均非灌溉期来水量约为全年来水量的70%，据此将非灌溉期的特别干旱期临界值取为70%枯水年条件下的侯壁断面来水量（即河道来水量距平百分率为-70%）。

侯壁断面1995—2013年的多年平均来水量为12.68 m3/s，故非灌溉期的特别干旱期侯壁断面来水量临界值为3.80 m3/s，小于此值即为进入特别干旱期，连续3 d小于此值则依调度方案实施调度。

4 漳河上游地区水资源调度方案

4.1 调度依据

（1）《国务院批转水利部关于漳河水量分配方案请示的通知》（国发〔1989〕42号）。

（2）水利部《关于漳河侯壁、匡门口至观台河段治理规划的批复》（水利部水规计〔1997〕275号）。

（3）海委2003年《漳河上游水资源规划（报批稿）》。

4.2 调度范围

漳河上游水量调度范围为漳河干流岳城水库以上河段，侯壁、匡门口水文断面以上的控制性水库、水电站、灌区、引（调、提）水工程等。范围内共设红旗渠渠首、红旗渠入境、石城电站、天桥源渠、白芟一道、白芟二道、跃进渠、大跃峰渠、小跃峰渠9个渠道控制计量断面。

4.3 制定方案思路

特别干旱期时区域内来水量远小于需水量，应考虑：先保障流域生活生态用水，减少生产用水；实施调水，增加来水量；将用水缺口平均分配，减少水事纠纷；科学调度，避免水量浪费。

方案1：限区保村。限制灌区跨流域调水，保障沿河村庄的生产生活用水。

方案2：跨省有偿性调水。由漳河上游管理局组织，分别与山西省长治市水务局、漳泽水库管理局、四大灌区、岳城水库等用水户签订跨省调水合同。以特别干旱期的河道来水量为临界值，议定水价，确定水量，由上游水库放水，实施缺水性调水。

方案3：分时段集中供水。对河南、河北两省实施轮灌，依照《国务院批转水利部关于漳河水量分配方案请示的通知》和各灌区灌溉面积分时段分水，限制部分（如河南省）灌区引水的同时，集中向其他（如河北省）灌区引水。针对跃进渠灌区工程老化按水量分配方案难以引水的实际情况，采取限制红旗渠、天桥源渠、白芟一二道渠引水，集中为跃进渠灌区输水。

方案4：水权转换。将流域内发电用水转换为灌区灌溉用水，采取有偿性水权转换，由灌区支付一定费用补偿电站。由小跃峰灌区补偿徐家滩电站，将徐家滩电站发电用水转换为小跃峰渠灌溉用水。由红旗渠补偿石城村电站，将石城村电站发电用水转换为红旗渠灌溉用水。

5 结语

漳河上游地区由于水资源利用程度很高，遇特别干旱期时水资源供需矛盾突出。因此，合理划分干旱等级，界定特别干旱期，确定需水缺口，对特别干旱期内的水量调度具有指导意义。水量调度方案应遵循调度原则，具有针对性、时效性，统筹考虑9个渠道控制计量断面的实际情况，在遇特别干旱期来水不能满足各渠道引水需求时，采取相应措施填补用水缺口，缓解供需矛盾。另外，应修缮老化渠道，推广新型节水设备，提高漳河上游地区的灌溉水利用系数。