河南省白沙水庫入庫徑流分析

□李 琳（河南省水利勘測設計研究有限公司）

0 引言

白沙水庫是新中國建國初期治淮第一批興建的大型水庫之一，水庫位于淮河支流沙潁河水系潁河的上游。壩址位于河南省禹州和登封市交界的白沙鎮(zhèn)以北300m，距下游禹州市區(qū)約35km。水庫控制流域面積985km2，占潁河流域面積7230km2的13.60%，占穎橋以上潁河山丘區(qū)流域面積1900km2的51.80%。白沙水庫是一座以防洪灌溉為主，兼顧工業(yè)供水、養(yǎng)殖等綜合利用的大（Ⅱ）型水庫。

白沙水庫于1951年開工興建，1953年8月基本建成，后于1956年2月至1957年12月進行擴建加固，達到100a 一遇洪水設計，1000a 一遇洪水校核標準。2003年6月至2005年6月對水庫進行除險加固，水庫除險加固工程完成后，防洪標準100a一遇，校核標準2000a 一遇，除險加固后總庫容2.78 億m3，興利庫容1.10 億m3。

白沙水庫位于登封市和禹州市交界處，隨著社會經濟發(fā)展，登封市和禹州市對白沙水庫供水需求日益迫切。白沙水庫現(xiàn)狀用水戶眾多，供水矛盾較為突出。為了合理利用白沙水庫水資源，需進行白沙水庫水資源配置規(guī)劃，規(guī)劃前提是確定白沙水庫入庫徑流系列。

1 水庫水資源量分析

白沙水庫來水量計算，采用白沙水庫水文站控制斷面實測出庫流量資料，與白沙水庫蓄變量、蒸發(fā)滲漏資料及引出水量資料反推入庫水量。計算采用白沙水文站建站以來1953-2010年共58年系列實測資料。

根據白沙水庫1953-2010年的實測流量、水位、蒸發(fā)量及水庫各類影響水量資料，計算白沙水庫來水量系列。計算公式如下：

白沙水庫可利用的水資源量即為白沙水庫凈入庫徑流量。計算公式如下：

由公式（1）（2）得：

采用白沙水庫水文站的逐年各旬平均實測出庫流量與水庫蓄變量、蒸發(fā)、滲漏、引出水量資料，計算其多年平均各旬來水量，年凈入庫系列見圖1。入庫水量系列通過P－Ⅲ型頻率曲線目估適線方法分析，計算不同頻率的年凈入庫水量，計算成果見表1。

表1 白沙水庫凈入庫徑流量表

圖1 白沙水庫入庫徑流系列圖

白沙水庫各年代入庫徑流見表2，從各年代徑流量看50年代最大，50年代平均徑流量為17912 萬m3，比多年平均徑流量多67%，2000-2010年最小，平均徑流量5586 萬m3，比多年平均徑流量10724 萬m3少47.90%，其次是90年代，90年代平均徑流量6656 萬m3，比多年平均徑流量10724 萬m3少37.90%。其余80年代平均徑流量13706 萬m3，比多年平均徑流量10724萬m3多27.80%；60年代平均徑流量12016 萬m3，比多年平均徑流量10724 萬m3多12%；70年代平均徑流量11289 萬m3，比多年平均徑流量10724 萬m3多5.30%。

表2 白沙水庫各年代入庫徑流比較表

2 降水量分析

2.1 降雨量計算

區(qū)域降水量計算選用登封、石道、大金店、蘆店、告城、西白坪、白沙7 個站的年降水量資料，計算系列自1953-2010年，采用算術平均法計算平均面雨量。根據1953-2010年共58a 的面平均降水量系列，計算得多年平均降水量為660.40mm。

2.2 各年代降雨分布

為了分析白沙水庫以上降雨的時間分布，分別統(tǒng)計白沙水庫以上流域各年代平均降水量，并與多年平均降水量進行對比，見表3。

從表3看出，各年代降雨量50年代最大，多年平均降水量735.90mm，比多年平均降水量660.40mm 多11.40%，90年代最小，多年平均降水量622.20mm，比多年平均降水量660.40mm少5.80%，其次是70年代，多年平均降水量631.5mm，比多年平均降水量660.40mm 少4.40%，其余年代降水量都變化不大，在正負3.20%以內。

表3 白沙水庫各年代降水量比較表

3 降雨徑流關系對比分析

3.1 降雨徑流關系分析

對白沙水庫不同時期的年均入庫水量與相應時期的降水量進行分析，見表4。

從表4中看出，80年代之前入庫徑流量隨著降水量減小而減少；50年代降水量為735.90mm，入庫徑流量為17912 萬m3；60年代降水量比50年代減少70.60mm，入庫徑流量減少了5896 萬m3；70年代降水量比60年代減少33.80mm，入庫徑流量減少了727 萬m3；80年代降水量比70年代增加了50.10mm，入庫徑流量增加了2417 萬m3；90年代降水量比80年代降水量減少59.40mm，入庫徑流量減少了7050 萬m3；2000-2010年降水量比90年代降水量增加29.70mm，入庫徑流反而比90年代減少1070 萬m3。

表4 不同時期系列降雨徑流成果表

分析可知，90年代開始入庫徑流量出現(xiàn)急劇減少趨勢，2000-2010年平均降水量651.90mm，雖然比1970～1979 平均降水量631.50mm 增加20.80mm，但是2000-2010年平均徑流量比1970-1979年平均入庫徑流量減少了5703 萬m3，減少比例為50.50%?？梢钥闯觯?0年代之后，由于人類活動改變了流域下墊面條件，導致入滲、徑流、蒸發(fā)等水平衡要素發(fā)生一定的變化，從而造成入庫徑流量的減少。

3.2 與《河南省水資源調查評價》成果對比

河南省水資源調查評價，對1956-2000，1956-1979，1980-2000年各地市的降雨、徑流變化進行了計算分析。本次規(guī)劃對白沙水庫流域內的降雨、徑流深與河南省水資源調查評價相同時期的成果進行對比分析，見表5。

表5 不同系列降水量徑流深對比表

從表5看出，河南省水資源調查評價周口站徑流深1980-2000 比1959-1979年減少了7.34%，1959-2000年比1959-1979 減少了3.40%；白沙水庫徑流深1980-2000年比1959-1979年減少了18.98%，1959-2000年比1959-1979 減少了8.86%。白沙水庫徑流深變化與河南省水資源調查評價臨近區(qū)域（周口站）徑流深變化趨勢是一致的，1980-2000年徑流深比1959-1979年徑流深減少。與周口站徑流深對比分析可知，白沙水庫徑流在整個潁河流域衰減較為嚴重，說明白沙水庫受人類活動影響較大。

3.3 白沙水庫不同系列降雨、徑流對比分析

對白沙水庫短系列1990-2010年、中系列1980-2010年以及長系列1953-2010年降雨、徑流變化計算分析，并對中、短系列與長系列進行對比，分析結果見表6。

表6 白沙水庫不同系列降水量、徑流對比表

中系列1980-2010年多年平均入庫徑流量比長系列1953-2010年入庫徑流量減少20.39%，而多年平均降雨量僅比長系列減少1.29%；短系列1990-2010年多年平均入庫徑流量比長系列1953-2010年入庫徑流量減少44.91%，而多年平均降雨量僅比長系列減少3.43%。通過對白沙水庫不同時期的降雨和徑流變化關系分析，1980年之后白沙水庫徑流衰減嚴重。

4 結語

研究白沙水庫入庫徑流系列變化，是白沙水庫水資源配置規(guī)劃的前提。通過對降雨徑流關系變化分析，可知，1980年之后人類活動對白沙水庫以上流域的產流產生的較大影響。特別是1990年之后，隨著人類活動影響加大，入庫徑流產生突變。在進行白沙水庫水資源配置規(guī)劃時，建議采取1980-2010年入庫徑流系列，該系列基本反映了白沙水庫近年實際情況以及未來情況，系列代表性較好，且滿足系列長30年的計算要求。