關(guān)于石堡川河徑流計算的幾點看法

白忠奎

（渭南市石堡川水庫灌溉管理局 陜西 澄城 715200）

隨著水資源的日益短缺，充分利用河流水資源顯得尤為重要。而合理配置和最大限度開發(fā)利用該流域水資源的關(guān)鍵問題就是掌握其徑流規(guī)律和基礎(chǔ)數(shù)值。本文在對石堡川河流域基本狀況進行客觀分析的基礎(chǔ)上,通過水文比擬法和徑流系數(shù)法計算該河多年平均徑流量和徑流深，并對其徑流值從產(chǎn)匯流規(guī)律、降水的變差系數(shù)和地區(qū)分布規(guī)律等方面對其計算成果合理性進行分析，使之計算數(shù)值為最佳開發(fā)利用該河流水資源提供借鑒。

1 概況

石堡川河系北洛河左岸的一級支流，流域面積950.3 km2，河流全長79.3km，水庫位于洛川縣石頭鄉(xiāng)盤曲河村東500m處,壩址以上控制面積820 km2，占全流域的86.3%，河道長62.1km，占河道總長的78.1%，該流域?qū)俸疁貛Т箨懶愿稍餁夂騾^(qū)，常年多風，年日照時數(shù)2547h，無霜期202d，平均氣溫12.3℃，絕對最高氣溫39.4℃，絕對最低氣溫-16.7℃，多年平均降雨量549.2mm，最大蒸發(fā)量為1367mm，最小蒸發(fā)量為929mm。多年平均蒸發(fā)量為1192mm，該流域平均降水量575mm，6月～8月的降水量占年降水量的77.2%，徑流補給來源決定了石堡川河的水文情勢和變化規(guī)律，而石堡川河徑流主要是由該流域降水匯流形成，其水情隨降水的時空分布不同而改變。汛期河流來水量主要是靠降水補給，枯水期河流來水量主要靠地下水補給，故徑流的年內(nèi)分配不均勻，年際變化很大。由于該流域水量比較集中,匯流成石堡川河，故石堡川水庫建于此河之上，研究石堡川河徑流量對石堡川水庫利用水資源并進行合理調(diào)配以及防汛保安工作有著重要的指導作用。

2 參證站的選擇

計算年徑流量時由于地形、下墊面以及植被的差異，會造成不同的匯流結(jié)果，所以計算河流徑流量要根據(jù)河流的現(xiàn)狀選擇其計算方式。鑒于石堡川水庫以上流域水文資料短缺，所以計算該河流徑流量應(yīng)采取水文比擬法和徑流系數(shù)法。由于該流域主要由塬區(qū)和山區(qū)組成，其徑流變化受氣候和下墊面植被等諸多因素影響，故石堡川水庫的年徑流量采用塬區(qū)和山區(qū)分別計算后疊加。石堡川河流域三岔河口以上為黃土區(qū)，森林茂密，占該流域3/4，下墊面及氣候條件與鄰近的涺水河相似，而薜峰水庫建立于涺水河，所以石堡川河山區(qū)徑流量計算選擇涺水河薜峰水庫為參證站，薜峰水庫集水面積為529 km2。該流域三岔河至石堡川壩址間屬于黃土塬區(qū)，溝壑與丘陵交錯，植被較差，下墊面及氣候條件與鄰近的仕望川河流域較相似。仕望川河建有大村水文站，故石堡川河塬區(qū)流量計算選擇仕望川河大村水文站為參證站,大村水文站集水面積為2141km2。按《水利水電工程水文計算規(guī)范》，石堡川水庫年徑流采用面積比擬法，山區(qū)和塬區(qū)的參證站按面雨量修正后進行疊加，可計算出石堡川水庫壩址的年徑流量。

表1 石堡川流域頻率曲線參數(shù)和計算成果

表2 石堡川水庫與兩參證站各項數(shù)值統(tǒng)計表

3 年徑流計算方法

3.1 水文比擬法

通過該流域徑流系列代表分析，輔之以水文比擬進行徑流均值計算。此次石堡川水庫壩址年徑流量系列計算為39年，即從1960年至1998年。根據(jù)《渭南地區(qū)水文手冊》相關(guān)資料，查詢石堡川河、沁水河和仕望川河相關(guān)數(shù)據(jù)，因其徑流資料與石堡川河徑流資料是在同一條件下產(chǎn)生的，具有一致性，類比到石堡川水庫同樣也具有一致性。同時1960年～1998年39年徑流系列對總體而言，只能屬于一個容量有限的樣本，要分析其代表性，也只能從徑流資料系列的豐、枯水交替變化以及系列統(tǒng)計參數(shù)達到相對穩(wěn)定的情況，來說明樣本系列的分布是否能夠代表總體規(guī)律。通過《渭南地區(qū)水文手冊》查詢，石堡川河流域與相鄰或相近的參證站豐枯年基本相似，石堡川河1962年～1964年、1975年～1988年為兩個豐水段，1966年～1974年、1989年～1997年為兩個枯水段。在39年系列中，有特豐水年1964年、1988年，其年徑流量分別為 20869 萬 m3、19910 萬 m3，約為多年平均徑流的3倍多；特枯年為1995年、1997年，年徑流量為2008萬m3和839萬m3，為平均徑流量的1/3和1/10倍；平水年有1968年、1971年，年徑流量分別為6350萬m3、6308萬m3。同時也可以看出：均值及Cv隨系列增長趨于穩(wěn)定，均值穩(wěn)定在6400萬m3左右，Cv穩(wěn)定在0.9左右，以上表明石堡川水庫年徑流量系列具有一定的代表性。在此分析的基礎(chǔ)上，查《渭南地區(qū)水文手冊》對石堡川水庫壩址1960年～1998年39年徑流量系列進行頻率計算，其流域年徑流均值為6391萬m3，Cv為0.85，通過采用PⅢ型曲線適線的方法，適線后均值為6400 萬 m3，Cv=0.90，Cs=2.5Cv。該流域頻率曲線和計算成果見表1。

3.2 徑流系數(shù)法

通過查圖法查詢該流域降雨量推算徑流系數(shù)，通過徑流系數(shù)法計算石堡川河流域年徑流量均值。目前石堡川水庫壩址以上流域只有黃龍氣象站觀測降水,黃龍氣象站位于石堡川水庫壩址以上流域中心,降水資料系列長,基本能夠反映出設(shè)計流域的降水變化規(guī)律。此次計算石堡川水庫壩址以上流域年徑流均值由山區(qū)和塬區(qū)疊加，該流域山區(qū)面雨量采用黃龍氣象站的點雨量代替。經(jīng)計算，多年平均面雨量為575mm，塬區(qū)面雨量計算采用石堡川河下游北塬雨量站點雨量與黃龍氣象站點雨量算術(shù)平均，其值為554.9mm，該流域雨量為570 mm。通過《渭南地區(qū)水文手冊》查詢，參證站仕望川大村站以上流域雨量為575.5 mm,涺水河薛峰水庫以上流域雨量為652.5mm,故石堡川河年雨量計算數(shù)值570 mm具有一定的科學依據(jù)。查《渭南地區(qū)水文手冊》多年平均徑流系數(shù)等值線圖可知∶石堡川水庫壩址以上徑流系數(shù)為0.15，流域面雨量為570mm。根據(jù)公式W=0.1aFP,其中W為多年平均徑流量萬m3，a為徑流系數(shù)，F(xiàn)為集水面積km2，P為面平均雨量mm，計算得石堡川水庫壩址處多年平均徑流量為7010萬m3。

4 年徑流量計算成果比較

兩種方法計算石堡川河流域年徑流量結(jié)果比較接近，多年平均徑流量相差9.5%。由于年徑流量變化不僅受下墊面、植被影響，受氣候因素制約，采用徑流系數(shù)法計算年徑流量，只是從面上徑流的變化規(guī)律分析估算石堡川水庫壩址的年徑流量，而水文比擬法推求設(shè)計流域年徑流量按不同下墊面產(chǎn)匯流特性逐年分析，然后疊加，更符合流域?qū)嶋H情況。因此，石堡川壩址以上流域徑流量計算采用水文比擬法計算比較合理，所以石堡川河流域年平均徑流量為6400萬m3，徑流深為78mm。

5 成果合理性分析

5.1 徑流量的均值從成因上是合理的

石堡川河流域特定的地形及植被條件限定了年徑流分析計算方法。本次計算充分考慮了流域的特殊性，從產(chǎn)匯流的角度進行綜合分析，確定與之相近或相鄰的參證站，其選擇比較合理。通過分山區(qū)和塬區(qū)分別計算，計算結(jié)果予以疊加，符合產(chǎn)匯流規(guī)律，故徑流量的均值從成因的角度上是合理的。

5.2 徑流量與本流域降水基本協(xié)調(diào)

石堡川的徑流是由降雨產(chǎn)生的，其大小受小墊面植被等綜合因素影響。從黃龍氣象站降水量變化來看，多年平均降水量為575mm，年最大降水量為831.2mm，為多年平均值的1.4倍，年最小降水量為337 mm，為多年平均值的0.6倍，最大降水量為最小降水量的2.5倍。石堡川水庫多年平均徑流深為78mm，年徑流量最大為22173萬m3，是多年平均值的5.3倍，年徑流量最小為909萬m3，是多年平均值的0.14倍，最大年徑流量為最小年徑流量的24.4倍。從以上數(shù)據(jù)可以看出：石堡川水庫壩址以上流域降水量大于徑流深，而年降水的變差系數(shù)則小于年徑流量的變差系數(shù)，故徑流量與本流域降水量基本協(xié)調(diào)。

5.3 徑流統(tǒng)計參數(shù)符合地區(qū)分布規(guī)律

石堡川水庫壩址以上流域既有植被良好的山區(qū)，又有植被較差的塬區(qū)，故其徑流深及Cv值應(yīng)介于山區(qū)與塬區(qū)之間。計算結(jié)果表明：石堡川水庫壩址的年徑流量統(tǒng)計參數(shù)符合地區(qū)分布規(guī)律。

6 結(jié)論

由于石堡川河流域資料不全，故此次計算中采取水文比擬法和徑流系數(shù)兩種方法，同時對石堡川河流的徑流成因、流域降水和徑流統(tǒng)計參數(shù)對其計算結(jié)果進行了分析。分析表明，此次石堡川水庫壩址以上流域年徑流量計算成果較為合理，可以為該流域水資源合理利用和防汛保安工作提供借鑒。陜西水利