資水尾閭區(qū)各支流分流關(guān)系分析

黃誠(chéng)良

(長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局,武漢 430012)

為了弄清資水與(萬(wàn)子湖)、南洞庭湖以及東洞庭湖的水情交換關(guān)系,加強(qiáng)對(duì)湖泊的治理,因而對(duì)資水尾閭區(qū)各支流的分流關(guān)系做一系統(tǒng)分析。

1 資水尾閭區(qū)河流形勢(shì)分析

資水由安化柘溪水庫(kù)下泄經(jīng)桃江,再下約40km至甘溪港有一支流名資水(西支),每年汛期約有30天時(shí)間資水流經(jīng)沅江與沅水匯合同注入西洞庭湖,稱為負(fù)流,其余時(shí)間沅水經(jīng)西支流入資水,稱為正流。

甘溪港沿干流順下5km有沙頭水文站控制資水干流與兩支匯合后的水情,再下約6km至毛角口將資水分成干流與資水(東支)兩股水流,干流經(jīng)楊柳潭站注入南洞庭湖,東支順下10km經(jīng)楊堤站與湘江匯合注入東洞庭湖。

每年資水大汛過(guò)后,長(zhǎng)江來(lái)水注入南洞庭湖,湖面水位升高,湖水從楊柳潭站倒灌注入干流由東支轉(zhuǎn)入湘江出東洞庭湖。

汛期湘江來(lái)水大于資水來(lái)水時(shí),湘水也能經(jīng)楊堤站倒灌入干流再經(jīng)楊柳潭站入南洞庭湖。

沙頭站下游往返復(fù)雜的水情,對(duì)該站的水位～流量關(guān)系形成頂托影響。見圖1所示。

圖1 資水尾閭區(qū)河流形勢(shì)示意圖

2 采用的資料與分析方法

對(duì)各支流分流關(guān)系的分析,均采用1985年至1995年連續(xù)11年的資料,另選用1996年7月份歷年最大一次洪水過(guò)程資料。在這些資料中,具有實(shí)測(cè)記錄的歷年最大、次大、第三次大的水情年份的資料,具有完整的代表性。

2.1 甘溪港水位的確定方法

該站離干流匯口約1.5km,沒(méi)有常年觀測(cè)資料,資料不能連續(xù)。為推算連續(xù)資料,采用該站巡測(cè)流量的相應(yīng)水位與干流下游沙頭站同步水位建立相關(guān)關(guān)系。經(jīng)分析確定,甘溪港水位與沙頭水位的相關(guān)關(guān)系為:Z甘=0.00765+0.502Z沙+8.18。

2.2 甘溪港站流量的推算方法

采用1992～1995年甘溪港斷面每年巡測(cè)流量資料與沙頭斷面同步流量建立分流關(guān)系,并以沅江至甘溪港、甘溪港至沙頭水位綜合落差為參數(shù),建立甘溪港斷面對(duì)沙頭斷面分流關(guān)系比工作曲線,并將該曲線分成三個(gè)區(qū)間,分別擬合數(shù)學(xué)公式推算甘溪港流量。

式中,Z甘、Z沙、Z沅分別為甘溪港,沙頭、沅江同步水位;ΔZ m為綜合落差;B%為分流比;Q甘、Q沙分別為甘溪港、沙頭流量。

2.3 楊堤、沙頭流量的確定方法

該兩站為水位、流量常年觀測(cè)站,直接用水位～流量關(guān)系推求日平均流量。

2.4 楊柳潭流量確定方法

根據(jù)水量平衡原理,沙頭流量減去楊堤流量得到該站流量。

3 分析結(jié)論

3.1 沙頭、資水(西支)與桃江流量的水量平衡關(guān)系

(1)徑流量平衡關(guān)系。桃江加上甘溪港入資水的徑流量與沙頭站徑流量除1985年為平衡外,其他年份在存在-6.4%～1.4%誤差,其中有9年桃江與甘溪港徑流量之和小于沙頭徑流量,說(shuō)明在桃江干流以下至資水(西支)之間的支流,每年有1.7%～6.4%的徑流量補(bǔ)給沙頭站。而1986年桃江與甘溪港的徑流之和大于沙頭站徑流量1.4%,屬于基本平衡年份。

(2)年最大流量的平衡關(guān)系。年最大流量的平衡關(guān)系除1986、1991、1989三年沙頭最大流量與西支甘溪港相應(yīng)時(shí)間分流量之和大于桃江最大流量外,其余年份均為桃江年最大流量之和。從數(shù)字上看,屬于不正常情況,但由于桃江以下河道防洪能力為20年一遇洪水,常在洪峰到來(lái)時(shí),桃江至益陽(yáng)市區(qū)之間民垸自潰分流,致使下游洪峰流量不能平衡。為了徹底弄清此段民垸潰口的分流量,還得進(jìn)一步作該段的洪水調(diào)查。

3.2 各支流對(duì)沙頭流量的分流關(guān)系

(1)資水(東支)楊堤站的分流情況。多年來(lái),楊堤流量占沙頭流量的比重在49.2%～71.9%之間,多年平均為58.6%。其中汛期4～9月分流比為40.8%～68.6%,平均為50.7%;汛前后1～3月、10～12月分流占64.9%～89.5%之間,平均為72.2%。當(dāng)湘江發(fā)生洪水的勢(shì)力大于資水時(shí),湘水經(jīng)楊堤站入資水干流再經(jīng)楊柳潭站入南洞庭湖,最大倒灌流量為-834m3/s。

(2)資水干流楊柳潭站的分流情況。多年來(lái),楊柳潭站的分流量占沙頭流量的比重為28.1%～50.8%,平均為41.4%,其中汛期 4～9月出流占31.4%～59.2%之間,平均為49.3%;汛前后1～3月、10～12月為10.5%～35.1%,平均為27.8%。1996年7月出現(xiàn)的200年一遇的洪水,該站最大分流量為7 180m3/s,占沙頭最大流量的76.4%。當(dāng)資水大汛過(guò)后,南洞庭湖由長(zhǎng)江水補(bǔ)給水位高于該站水位時(shí),湖水入資水歷年最大入資水流量為-87.3 m3/s。

(3)資水(西支)甘溪港站的出流關(guān)系。該站每年入資水流量占沙頭流量的比重為3.1%～19.7%之間,平均為10.2%;其中汛期4～9月占1.4%～25.3%,平均為10.2%;汛前后 1～3月、10～12月占1.8%～19.3%,平均為10.3%。當(dāng)資水發(fā)生洪水,鄰近沅江對(duì)甘溪港站沒(méi)有形成頂托影響時(shí),甘溪港從資水干流分流量在-302～-1 860m3/s之間,最大分流量占沙頭相應(yīng)時(shí)間最大流量的20%。

弄清資水尾閭區(qū)各支流分流關(guān)系,為整個(gè)洞庭湖區(qū)的治理提供了第一手資料,也為該地區(qū)的水利和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了一定的水情依據(jù)。