1 前言
在工程規(guī)劃設(shè)計中，隨著計算機的廣泛應(yīng)用，多以長系列法進行興利調(diào)節(jié)計算，但有時或因工作周期短，或因進行多方案比較，中小設(shè)計流域可能還受資料條件的限制等，典型年法還是有其獨到的作用。在供水水庫的興利調(diào)節(jié)計算和水電站的水能計算中，由于供水過程是較為均勻的，典型年法和長系列法的成果較為接近，而對灌溉水庫來說，由于其需水過程是不均勻的，有其相對的需水高峰，因此，選擇不同的典型年份求得的灌溉庫容與長系列成果可能差異較大。本文以貴州省遵義縣水泊渡水庫為例，說明典型年選擇中應(yīng)注意的問題。
2 工程概況
遵義縣水泊渡水庫地處貴州省的北部，位于烏江的二級支流上，工程壩址以上集水面積241km2。流域多年平均降水量1040mm，多年平均徑流量1.13億m3，是一座以灌溉為主兼顧供水的中型水庫，總庫容6550萬m3，設(shè)計灌溉面積11646.5hm2，城鎮(zhèn)日供水4萬t。灌區(qū)位于遵義縣南部，是貴州的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，作物組成以水稻為主，兼有小麥、油菜、玉米、茶園等糧食和經(jīng)濟作物，復(fù)種指數(shù)1.8～2.0，灌區(qū)多年平均干旱指數(shù)0.75，為一般干旱區(qū)，以夏旱為主，特別是伏旱影響最大。變化規(guī)律為三年一小旱，五年一中旱，十年一大旱。
流域?qū)贌o資料地區(qū)，其徑流計算以鄰近的湘江站為參證站，采用水文比擬法結(jié)合降水修正來推求，用水過程則根據(jù)歷年各種作物的設(shè)計節(jié)水灌溉定額推求。在所選用的1971～1996年資料系列中，豐平枯年份分別占9年、8年、9年，且包含了1975、1986、1993年等中等干旱年及1972、1981、1990年等大旱年，以及1977、1991年等豐水年，因此，其來、用水過程代表性較好，這為以下的分析研究打下了堅實基礎(chǔ)。水庫P=75%設(shè)計年來水量8840萬m3，P=85%設(shè)計年來水量7800萬m3。
3 典型年比較
根據(jù)規(guī)范要求，該灌區(qū)位于南方多雨區(qū)，作物以水稻為主，其設(shè)計保證率的范圍為75%～95%，本文主要針對P=75%和P=85%進行分析；調(diào)節(jié)性能的研究范圍為不完全年調(diào)節(jié)至完全多年調(diào)節(jié)。灌區(qū)作物以種植中稻為主，并且以中稻的需水量為最大，其灌溉期為5～8月。根據(jù)湘江水文站水文年及（5～8）月平均流量系列，\%P=75%典型年選擇1975、1979、1980、1993年進行比較，P=85%典型年選擇1972、1981、1986、1990年進行比較，各典型年的年及（5～8）月平均流量和經(jīng)驗頻率見表1、表2。
由表可見，對P=75%來說，1979年全年及（5～8）月實測流量與設(shè)計值最為接近，其它年份來水均比設(shè)計值豐沛；而對P=85%來說，1981、1990年的經(jīng)驗頻率均高于設(shè)計頻率，實測流量均小于設(shè)計值，1972、1986年的經(jīng)驗頻率和實測流量與設(shè)計值相近，另外，1990年干旱是建國以來最嚴重的干旱，其重現(xiàn)期為50年一遇，1972年干旱排第二位。單從年和（5～8）月平均流量來說，P=75%典型年份選擇1979年較好，P=85%典型年份選擇1972年較好。
典型年年內(nèi)徑流分配過程以湘江水文站實測徑流過程進行同頻率修正，用水典型按長系列用水量進行選定，灌區(qū)P=75%年用水量6060萬m3，P=85%年用水量6540萬m3。為進行不同調(diào)節(jié)性能的比較，假定不同的年用水量放大系數(shù)(即表3、表4中的K)，求得各個用水量相應(yīng)的用水過程，進行長系列和典型年法興利調(diào)節(jié)計算，長系列法求得的庫容作為設(shè)計庫容，成果見表3、表4。從表中可見：
(1)在P＝75%的4個典型年中，以1975年為典型求得的庫容與設(shè)計值最為接近，而以最理想的1979年為典型求得的庫容為最小。各典型年年庫容與設(shè)計庫容的比值，最大為1.42倍，最婿為0.36倍。
(2)在P＝85%的4個典型年中，以干旱最嚴重的1990年為典型求得的庫容與設(shè)計值最為接近，而以比較干旱的1972年為典型求得的庫容為最大，其它年份的庫容均小于設(shè)計值，特別是年及(5～8)月平均流量的經(jīng)驗頻率均達92.6%的1981年為典型求得的庫容遠小于設(shè)計值。各典型年年庫容與設(shè)計庫容的比值，最大為1.41倍，最婿為0.13倍。
那么為什么不同的典型年求得的庫容差異如此之大，而且與典型年選擇的結(jié)論完全相悖呢？可以從歷年的徑流過程及灌區(qū)干旱特性來分析原因。雖然各個典型年的全年和（5～8）月的平均流量和經(jīng)驗頻率與設(shè)計值較為接近，但其分配過程各異，因此，求得的庫容千差萬別。各典型年5～8月逐旬平均流量過程線見圖1。圖中可見：
(1)P=75%：1975年屬中等干旱年，6～8月較干旱；而1979年用水關(guān)鍵時期7～8月來水均勻；1980年干旱月份較少，6、7月份來水較豐沛；1993年徑流分配過程較惡劣，5～7月來水較枯，其年庫容為最大。因此，P=75%典型年選擇1975年為宜。
(2)P=85%：1990年伏旱自7月份持續(xù)到8月底；而1972年的徑流分配過程相當(dāng)惡劣，5月下旬的徑流量占（5～8）月徑流總量的40%以上；1981年的來水豐枯交替出現(xiàn)，徑流分配過程則較為均勻；1986年雖5月和8月來水較少，但5月份的用水也少。因此，P=85%典型年選擇1990年為宜。
總之，由于典型年法要進行同頻率修正，移用的是其徑流分配率，因此，在選擇典型年時，除了注意年、灌溉期實測流量和經(jīng)驗頻率與設(shè)計值相近外，還應(yīng)注意徑流過程的代表性及灌區(qū)的干旱特性，可選擇多個典型年分析、比較，以期選擇最合適的典型年份，既經(jīng)濟又合理地確定水庫規(guī)模。
4 典型年法年內(nèi)虧水的處理方法
當(dāng)水庫調(diào)節(jié)性能高于完全年調(diào)節(jié)時，當(dāng)年來水不能滿足需求，需進行多年調(diào)節(jié)。一般認為，水庫的興利庫容由年庫容和多年庫容所組成。年庫容由所選典型年推求；多年庫容攔蓄豐水年的多余水量以補充枯水年的年水量的不足，多年庫容一般用線解圖法推求，這里提出一種較為簡便的方法，就是將年內(nèi)虧水按系數(shù)折算到興利庫容中。對于供水水庫，年內(nèi)虧水可全部作為興利庫容；對灌溉水庫而言，因其用水過程不均勻，有相對集中的灌溉季節(jié)，水庫可進行多回運用，因此不可能將年內(nèi)虧水100%地計入庫容，根據(jù)分析，從表3、表4可以看出，設(shè)計保證率愈高，年內(nèi)虧水折算系數(shù)愈大，P=75%為0.20～0.50，P=85%為0.40～0.60；對于同一保證率來講，以剛剛跨入多年調(diào)節(jié)時為最大。在省內(nèi)其它地區(qū)，當(dāng)流域的徑流特性和灌區(qū)的作物組成、灌溉制度、復(fù)種指數(shù)等差別不大時，也可能存在著上述的變化規(guī)律。
另外，在現(xiàn)場踏勘或成果框算時，如果已知每畝田所需的灌溉庫容，就能較快知道設(shè)計灌面所需的灌溉庫容，從而確定水庫的大致規(guī)模。對本灌區(qū)而言，P=75%時，完全年調(diào)節(jié)到完全多年調(diào)節(jié)每畝田所需的灌溉庫容為190～240m3；P=85%時，則為210～360m3。當(dāng)灌區(qū)的干旱特性及流域徑流特性基本一致時，每畝田所需的灌溉庫容相差不大。如：黔東灌區(qū)的道塘水庫，P=85%每畝田所需的灌溉庫容為220m3；獨山南部灌區(qū)的譚堯水庫，P=75%每畝田所需的灌溉庫容為183m3（兩庫均屬完全年調(diào)節(jié)性能）。
5 幾點結(jié)論
1.在灌溉水庫的徑流典型年選擇中除了要求年、灌溉期徑流實測值及經(jīng)驗頻率與設(shè)計值相近外，同時徑流的分配過程也要與設(shè)計保證率相匹配，可結(jié)合灌區(qū)的干旱特性選擇多個典型年份進行分析、比較，以合理、準確地確定工程規(guī)模。
2.水庫跨入多年調(diào)節(jié)后，P=75%時年內(nèi)虧水可按0.20～0.50的折算系數(shù)加到庫容中，P=85%時年內(nèi)虧水則可按0.40～0.60的折算系數(shù)加到庫容中；對于同一保證率來講，以剛剛跨入多年調(diào)節(jié)時的折算系數(shù)為最大。能否進行地區(qū)綜合，尚需隨著資料的積累作進一步的分析、研究。
3.本灌區(qū)P=75%時，完全年調(diào)節(jié)到完全多年調(diào)節(jié)每畝田所需的灌溉庫容為190～240m3；P=85%時，則為210～360m3。當(dāng)灌區(qū)的干旱特性及設(shè)計流域徑流特性基本一致時每畝田所需的灌溉庫容與此相近。
