沙河流域王快水庫(kù)以上水沙特性分析

許 娜

(河北省保定水文水資源勘測(cè)局，河北保定 071051)

1 流域概況

1.1 水系

沙河屬海河流域大清河水系，發(fā)源于山西省靈丘縣太白山碾盤嶺北麓，沿峽谷西流與發(fā)源于山西省繁峙縣的青洋河相匯，相會(huì)后向東南方向流至百畝臺(tái)附近納北流河，繼續(xù)東流經(jīng)法華村進(jìn)入河北省阜平境內(nèi)，納鷂子河、板峪河后注入王快水庫(kù)，在庫(kù)區(qū)西側(cè)有胭脂河匯入，北側(cè)有平陽(yáng)河匯入。王快水庫(kù)是沙河上游的一座以防洪為主灌溉發(fā)電為輔的大型水庫(kù)，流域控制面積3 770 km2，主河道長(zhǎng)166 km，河道縱坡 5.3‰，流域?qū)挾?37.7 km。

1.2 氣候

該流域氣候?qū)贉貛О敫珊荡箨懠撅L(fēng)氣候。四季分明，春季干旱多風(fēng)沙，夏季炎熱多雨，冬季寒冷有雪，秋季晴朗，寒暖適中。多年平均氣溫12.5℃，最高氣溫41.7℃，多發(fā)生在7月份，最低氣溫－18.9℃，多發(fā)生在1月份。降水年內(nèi)分布極不均勻，年際間差異也很大。

2 流域現(xiàn)狀分析

降水、徑流、泥沙是水文水資源研究的三大主要特性，本文搜集該流域內(nèi)1960～2010年降水量、徑流量、輸沙量實(shí)測(cè)資料分析其變化規(guī)律。

2.1 降水

2.1.1 降水量的地域分布

流域多年平均降水量為589.0 mm。降水量空間分布不均，自西北向東南方向呈現(xiàn)遞增—遞減趨勢(shì)，不老臺(tái)站多年降水量最小為517.8 mm，往東南方向，下莊站達(dá)到最高值，為724.9 mm，其次是橋南溝、董家村站，均達(dá)到600 mm以上，而王快水庫(kù)區(qū)域多年降水量反而減小，為553.7 mm。

2.1.2 降水量年內(nèi)分配

降水量年內(nèi)分配極不均勻，汛期(6—9月)集中了全年80.9%降水量，而7、8月份降水量占到全年的55%以上，非汛期8個(gè)月降水量相對(duì)偏少，僅占全年降水量的19.1%，冬季降水量占全年降水量的1.9%。降水量年內(nèi)分配情況見(jiàn)下表1。

表1 各雨量站降水量年內(nèi)分配情況表

2.1.3 降水量年際變化

流域內(nèi)降水量年際變化較大，最大年平均降水量為970.0 mm，最小年平均降水量為 292.2 mm，二者相差 3.3倍。流域內(nèi)主要雨量站年際變化統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下表2。從表2中看到，各雨量站年降水量最大值與最小值相差在3.0～5.5倍之間，其中下莊站、橋南溝、董家村、阜平四站年降水量最大值均達(dá)到1 000 mm以上，而年最小值在200～300 mm左右，降水量年際變化變異系數(shù)為0.30，降水年際分配極為不均。

表2 各雨量站降水量年際變化情況表

2.2 徑流

2.2.1 徑流形成及地域分布

沙河王快水庫(kù)以上流域徑流主要由降水及降水入滲滲出補(bǔ)給形成，因此徑流的年內(nèi)、年際變化基本與降水一致，變化幅度較大。流域多年平均徑流量2.41億 m3，平均徑流深63.9 mm。

2.2.2 徑流的年內(nèi)分配及年際變化

徑流的年內(nèi)分配極不均勻，隨著降水的變化具有明顯的豐枯水期，參照表3多年平均徑流量年內(nèi)分配及年際變化情況分析，豐水期(7—9月)徑流量占全年的68%，平水期10月、11月徑流量占全年的13%，枯水期12月至次年6月占全年徑流量的19%。最大徑流量發(fā)生在8月份，為0.932億m3，最小徑流量發(fā)生在5月份，僅為0.044億 m3。

徑流的年際變化差異也很大，年最大徑流量為最小徑流量的17.5倍。年降水量與年徑流量表現(xiàn)出很好的相關(guān)性，兩者相關(guān)系數(shù)為0.819，可以用線性回歸方程y=0.009 6x－3.179 6 表示。

表3 多年平均徑流量年內(nèi)分配及年際變化情況

2.3 泥沙

流域內(nèi)來(lái)沙主要集中在汛期，而汛期產(chǎn)沙量最大的發(fā)生在暴雨洪水期，分析1960～2010年輸沙量情況(見(jiàn)表4)，發(fā)現(xiàn)在汛期(6～9月)輸沙量占比例高達(dá)99.8，非汛期輸沙量?jī)H占0.2%，輸沙量在年內(nèi)時(shí)程上變化差異很大。而同樣輸沙量年際變化也相當(dāng)明顯，實(shí)測(cè)最大年輸沙量為367.9萬(wàn) t(1963年)，最小年輸沙量為0(2003年)，兩者相差懸殊，年際變化較降水量和徑流量要大得多。輸沙量與徑流量相關(guān)系數(shù)為0.835，相關(guān)性良好，而輸沙量與降水量相關(guān)系數(shù)僅為0.300，相關(guān)性不顯著，說(shuō)明輸沙量受到多種因素的影響變化強(qiáng)烈。

表4 多年平均輸沙量年內(nèi)分配及年際變化情況

3 變化趨勢(shì)分析

本文利用線性傾向估計(jì)法對(duì)降水量、徑流量及輸沙量呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析判斷。

根據(jù)實(shí)測(cè)資料，得到流域內(nèi)降水、徑流、輸沙的逐年變化趨勢(shì)曲線(見(jiàn)圖1)，可以看出，1960—2010年多年平均降水量、徑流量、輸沙量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。年降水量下降趨勢(shì)平緩，上下波動(dòng)變化小，而年徑流量、年輸沙量下降趨勢(shì)明顯，上下波動(dòng)性強(qiáng)烈，尤其是年輸沙量有三處突變點(diǎn)，經(jīng)分析從大到小依次為1963、1988、1996年，這三年均發(fā)生洪水，輸沙量達(dá)到最高點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)沙河王快水庫(kù)以上流域降雨和徑流主要集中在汛期(6～9月)，均呈單峰型，峰值出現(xiàn)在7、8月份，兩種具有良好的相關(guān)性，而輸沙量年內(nèi)分配波動(dòng)性較大，汛期所占比例高達(dá)99%以上，年際變化更為顯著。

2)流域境內(nèi)降水量、徑流量、輸沙量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，尤其是輸沙量變化趨勢(shì)明顯，進(jìn)入21世紀(jì)輸沙量趨于0，說(shuō)明該流域內(nèi)水土保持取得了明顯的效果，這與近年來(lái)禁止亂砍亂伐、植樹(shù)造林、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等有著很大的關(guān)系。

圖1 降水量、徑流量、輸沙量變化趨勢(shì)圖

［1］魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)報(bào)技術(shù)［M］.北京:氣象出版社.2007:36－55.

［2］宋中海.白洋淀流域水文特性分析［J］.河北水利.2005.9.10 －11.

［3］趙本龍，張強(qiáng).沙河流域王快水庫(kù)上游水文要素特性分析［J］.海河水利.2009.3.34 －36.

［4］中華人民共和國(guó)水利部水文局.海河流域水文資料.