水库灌区库塘水资源系统模拟模型研究

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1、灌溉排水学报２０１４年８月第３３卷第４／５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１４）０４／０５－０３８５－０５＊水库灌区库塘水资源系统模拟模型研究张礼兵１，２，张展羽２，金菊良１，王宗志３，周玉良１，吴成国１（１．合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥２３０００９；２．河海大学水利水电学院，南京２１００９８；３．南京水利科学研究院，南京２１００２９）摘要：以滁河干渠中游的大官塘水库灌区为研究对象，分别对农田作物水资源供需、塘坝水资源平衡以及骨干水库水量进行模拟计算与分析，进而建立基

2、于该３个方面的水资源系统综合模拟模型。结果表明，建立的模型适于丘陵区水库灌区库塘水资源系统模拟要求，为大型灌区半分布式水资源系统模拟提供基础和支撑。关键词：水库灌区；水资源系统；模拟模型中图分类号：ＴＶ２１３．９文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１４．０４／０５．０８３张礼兵，张展羽，金菊良，等．水库灌区库塘水资源系统模拟模型研究［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１４，３３（４／５）：３８５－３８９．受全球气候变化以及社会经济的快速发展影响，灌区系统水资源短缺问题日益凸显，如从２０世纪３０年［３］代至今，都江堰水

3、利工程来水量每３０年平均减少９．６５％，水资源量减少趋势明显。因此，开展灌区水资源系统研究与应用的研究具有重要意义。２０世纪９０年代中期以前，灌区水资源优化调配模型研究以优化［４－５］［６－７］模型和模拟模型为主，并探索将二者有机结合以互相取长补短。随着科技的进步，计算智能、分布式［８－１１］水文模型、３Ｓ技术以及地理信息系统（ＧＩＳ）逐渐应用于灌区水资源系统的模拟，为现代灌区水资源系统的科学研究与现代化管理提供了一些重要的途径。基于此，针对江淮丘陵地区库塘水资源系统的特点，拟以滁河干渠中游的大官塘水库灌区为研究对象，模拟计算与分析农田作

4、物水资源供需、塘坝水资源平衡以及骨干水库水量，建立适合丘陵地区的灌区库塘水资源系统模拟模型，为总灌区半分布式水资源系统模拟提供基础和支撑。１灌区库塘水资源系统组成骨干水库大官塘水库位于南肥河的支流四里河上游，流域面积２１ｋｍ２，总库容１２０８万ｍ３，是滁河干渠上一座以灌溉为主、结合防洪、城镇供水和水产养殖等功能的中型反调节水库。库塘灌区设计灌溉面积２，属于小（Ⅰ）型灌区。研究区域位于北亚热带湿润气候与暖温带半湿润气候过渡地带，春末夏初２０６７ｈｍ梅雨期间冷暖气团活动和交锋频繁，使该灌区降雨量年际、年内分配不均，历史上就是干旱缺水比较严重的

5、地区。流域内土壤主要为黄泥土和马肝土，总体土体深厚、质地粘重、结构不良，适耕期短。由于临近于江淮分水岭，灌区地形变化的趋势是沿分水岭东西蜿蜒横穿中部，由此为轴线在两侧形成南北走向的较大岗冲，并在这些岗冲内分布着一些东西向的大小冲凹。该灌区水资源总量基本上表现为地表水资源，对地表水资源的利用主要依靠中小型水库、塘坝和水稻田进行拦蓄。由于自然地理条件特殊和现有地面调蓄容量不足，在丰水期地表水资源大量流失，而枯水期往往水分严重不足。灌区库塘水利工程系统主要由中小型水库、塘坝、滁河干渠及提水泵站组成的蓄、引、提联合水资源调控系统，其系统概化见图１

6、所示。１．１蓄水工程水库灌区范围内现有骨干中型水库大官塘水库１座，水库坝址以上为低丘区，集水面积２１．０ｋｍ２，总库＊收稿日期：２０１４－０３－１９基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目（２０１３０１００３）；国家自然科学基金项目（５１１０９０５２，５１３０９０７２，７１２７３０８１）作者简介：张礼兵（１９７２－），男，安徽肥东人。副教授，博士，从事水资源系统工程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｌｉｂｉｎｇ７７７＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：金菊良（１９６６－），男，江苏吴江人。教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｊｉｎｊｌ６６＠１２６．ｃｏｍ

7、３８５容１２０８万ｍ３，坝址以上流域平均宽度为３．５ｋｍ，主河道长度为６ｋｍ，河道坡度为３．９‰，流域坡度为２，形状系数为０．５８，流域综合特征系数为２．５９。除骨干水库外，灌区内还因地制宜建设了一２１．４３ｄｍ／ｋｍ些小型水库及塘坝，这些都是丘陵地区灌溉工程必不可少的重要组成部分，既能拦蓄当地径流，减少外水的补给量，又能进行反调节以减少枢纽和骨干渠道工程的使用时间。据统计，江淮丘陵易旱地区小水库、塘坝的兴利库容约占总兴利库容７０％左右。图１大官塘水库灌区水资源系统结构概化１．２引水工程由于大官塘水库为滁河干渠上一条重要的反调节水库，在上

8、游大别山区水库群有多余弃水时期，水库可通过左岸进出水闸从滁河干渠引水。进出水闸设计底高程４２．０ｍ，闸门宽４ｍ。从滁河干渠管理局提供的水库运行管理记录，水库从干渠引水充库没有明确的制度或规则，