柏叶口与文峪河两库联合调度增供水量研究

张 灏

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原030024）

1 流域及水库概况

文峪河为汾河的一级支流，发源于山西省吕梁市交城县关帝山，流经交城、文水、汾阳，于孝义市梧桐乡南姚村东汇入汾河，河道全长155km，流域面积4090km2，河道平均纵坡0.43%。文峪河流域东与汾河、磁窑河为邻，西与三川河流域交界。

柏叶口坝址以上基本为变质岩石山林区，地面覆盖良好，属关帝山林区，森林面积占95%。山势西北高、东南低，主峰关帝山海拨2830.7m，至柏叶口处降为1065m，出文峪河水库后进入太原盆地。文峪河水库以上石山及土石山林区占65%，植被条件较差的土石山区占15%，是文峪河水库泥沙的主要来源，河谷川地占20%。

文峪河流域属于半干旱地区，基本气候特征是：冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，降水主要集中在夏秋6～9月份。多年平均气温10.1 ℃～12.5 ℃，极端最高气温39.9 ℃，极端最低气温-27.4 ℃；多年平均降水量422.2～463.8mm，最大月降水量多发生在7、8两个月。由于降水年内、年际分配不均，形成了灌区春旱秋涝、旱涝交错和连续干旱的灾害性气候。

在建的柏叶口水库位于山西省吕梁市交城县会立乡柏叶口村上游500m的文峪河干流上，控制流域面积875km2，距下游已建的文峪河水库30.7km。柏叶口水库的任务是以城市生活和工业供水、文峪河水库防洪为主，兼顾提高现有灌区的灌溉保证率、发电等综合利用。水库总库容0.97亿m3，其中死库容0.02亿m3，兴利库容0.86亿m3。柏叶口水库多年平均径流量0.92亿m3。

文峪河水库位于文水县北峪口村北文峪河出山口处，于1961年建成投入运行，控制流域面积1876km2，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的大（2）型年调节水库。多年平均径流1.57亿m3，水库总库容1.17亿m3，兴利库容0.48亿m3。设计灌溉面积3.42万hm2，其中河灌区2.28万hm2，河井双灌区0.83万hm2，井灌区0.31万hm2。

2 来水和需水分析

2.1 水文基本资料

文峪河流域上设有岔口水文站和文峪河水库出库站。岔口水文站由石沙庄水文站搬迁而来，石沙庄水文站设立于1957年，1965年下迁至岔口水文站，1977～1988年增加了葫芦河逯家岩断面的观测，该断面控制葫芦河以上流域面积366km2；文峪河水库水文站经多次搬迁变动，现为文峪河水库出库站，控制流域面积1876km2。

柏叶口坝址位于岔口水文站下游3km处，岔口水文站的水文资料可作为柏叶水库水文分析的基本依据。

2.2 来水分析

选用岔口站、文峪河水库站分析计算出柏叶口水库和文峪河水库1952～2006年系列多年平均天然径流量，计算成果如表1。

表1 文峪河各站天然年径流特征值 单位：亿m3

2.3 供需水分析

供水区主要分布在文峪河水库下游的交城、文水、汾阳和孝义平川四县市区的工业和农业灌溉用水，根据供水区水资源供需平衡分析，到2025水平年，供水区缺水量将达到2.52亿m3，如表2。

表2 2025水平年供需平衡（P=50%年份）单位：亿m3

由此可见，供水区水资源缺口较大，根据前述分析，文峪河水库来水量1.57亿m3，来水量小于区域内缺水量。因此，本流域水库供水分析在考虑水库最大调蓄供水能力的基础上，可以按以供定需考虑。

3 各水库单独供水量分析

柏叶口水库和文峪河水库为串联水库，若不考虑两库联合调度，则各水库按各自的来水和水库特征水位分析计算两水库的最大供水能力。

柏叶口水库按两种方案考虑：方案1，柏叶口水库只供基流及城市生活和工业；方案2，考虑基流、城市生活和工业及灌溉供水。

文峪河水库接纳柏叶口水库的下泄水量、供下游生态基流量和柏叶口水库～文峪河水库区间径流后进行径流调节计算，调度原则为在满足下游河道生态需水的前提下，优先考虑农业灌溉需水，其次为工业需水，工业需水保证率按95%考虑，灌溉需水保证率按50%考虑。此外两座水库供水对象均在下游文峪河水库以下，供水方式均为自流。

根据两库调度原则进行水库径流调节计算，调节成果如表3。经计算到2025水平年，两种情况计算出的两库总供水量最大为0.59亿m3，即柏叶口水库只供城市生活和工业，不供灌溉的工况，两库总供水量较大。

表3 各水库单独供水径流调节计算成果 单位：亿m3

4 两水库联合调度供水量分析

4.1 各部门对水库调度的要求

根据柏叶口水库的开发任务，供水要求依次为河道生态基流、城镇生活和工业、灌溉用水。由于文峪河流域属于水资源紧缺地区，城市生活和工业用水保证率95%；农业灌溉供水保证率50%，文峪河水库下游河道生态和环境供水最小流量不低于文峪河水库多年平均径流量的10%考虑，即0.51m3/s。

4.2 供水调度方式

柏叶口水库的供水任务通过与文峪河水库两库联合调度，由文峪河水库来实现。为充分利用水源，采用上、下游水库联合运用方式。

4.2.1 汛期

柏叶口水库作为文峪河水库的补偿调节水库，即先用文峪河水库蓄水及区间来水供给生态、城市生活和工业及灌溉用水，不足部分由上游柏叶口水库补充。

4.2.2 非汛期

在不增加弃水的条件下，利用文峪河水库空出库容进行反调节，使上游柏叶口水库尽可能均匀放水。

由于工业用水要求的供水保证率为95%以上，因此，在水库临近泄空时，水库须预留工业供水库容，即水库蓄水位低于某一值时，停止向农业供水。

根据以上原则，确定水库运行水位为：汛期6～9月份，文峪河水库汛限水位按832m运行，柏叶口水库按1128m运行；汛期过后柏叶口水库蓄水至正常蓄水位1133m，文峪河水库正常蓄水位至836.6m。当柏叶口水库水位降低至1115.8m时，文峪河水库停止向农业供水，此时仅向城市生活、工业和生态供水。

根据以上运行水位进行两水库联合径流调节计算，调节成果如表4。

表4 两库联调径流调节计算成果 单位：亿m3

由表4可见，两库联调后总供水量为0.83亿m3，比两库独立运行多年平均增加供水量0.23亿m3。

两库联合运用和两库单独运用不同典型年供水情况对比如表5。

表5 不同典型年供水情况对比 单位：亿m3

由表5可知，两库联合运用供水量在不同典型年来水情况下，均大于两库单独运用时的供水量。

5 结语

（1）两水库单独运行时供水量0.59亿m3，弃水量0.74亿m3；两库联合运用时供水量0.83亿m3，弃水量0.51亿m3，两库联调可增加供水量0.23亿m3，弃水量减少0.23亿m3。

（2）从技术理论角度考虑，两库联合运用较水库单独运用，可增加其供水量，达到充分利当地水资源的目的。说明在一条河流上若有串联水库，而当地水资源又十分紧缺的情况下，若具备条件，可采取两库联合调度的运行方式来增加水库的供水效益，特别是当流域内发生较大旱情时，上下游水库联调可发挥水库联调最大效益。但是若要实现同一河流水库联调还需从实际出发，加强上下游水库统一管理，考虑同一管理成本，并通过必要的论证后方可实现。

［1］山西省水利水电勘测设计研究院.山西省第二次水资源评价报告［R］.2003.

［2］山西省水利水电勘测设计研究院.山西省柏叶口水库初步设计报告［R］.2009.

［3］山西省水利水电勘测设计研究院.文峪河水库除险加固初步设计报告［R］.2002.

［4］本书编写组.水文水利计算［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［5］SL278—2002，水利水电工程水文计算规范［S］.