賀蘭山插旗口溝水文分析計算

【摘 要】賀蘭山插旗口溝地處西北地區(qū)東部賀蘭山中段，干旱少雨，構(gòu)成了極其脆弱的生態(tài)基礎(chǔ)，水資源量極為有限。插旗口溝道截潛工程，截引部分溝道潛水，供農(nóng)業(yè)灌溉及少量生態(tài)用水。

【關(guān)鍵詞】水文分析計算； 插旗口溝

1.基本概況

1.1自然條件

賀蘭山插旗口溝位于寧夏賀蘭山東麓中段，地處銀川市賀蘭縣金山鄉(xiāng)。插旗口溝全長13.0km，溝道集水面積46.8km2，平均比降75.4‰。賀蘭山插旗口溝段山勢險峻，奇峰突兀，怪石嶙峋，溝道坡面巖石風(fēng)化強烈，溝道由砂礫石構(gòu)成，空隙大，溝道潛水下滲和貯存條件好。

1.2氣候氣象

本區(qū)域?qū)儆诘湫偷拇箨懶詺夂?，主要氣候特點春旱多風(fēng)，升溫快，蒸發(fā)量大；夏季炎熱，雨量集中；秋季短暫，降溫快；冬季干冷少雪。年平均氣溫8.5℃，晝夜溫差大。霜凍一般出現(xiàn)在10月初至次年4月底，霜期211天。光照充足，多年平均日照時數(shù)2800～3200小時。

2.水文條件

2.1降水

插旗口溝流域多年平均降水量250mm，年降水量年內(nèi)分配很不均勻，多為暴雨，占全年降水量的75.4%，尤以7～8月最多，占全年降水量的47.3%。降水量年際變化大，多年平均降水量變差系數(shù)Cv=0.36，Cs=2Cv，保證率為50%、75%、95%的設(shè)計年降水量分別為239.3mm、184.8mm、123.0mm。

2.2水面蒸發(fā)

多年平均水面蒸發(fā)量1200mm（E601型蒸發(fā)器），11月至次年3月為結(jié)冰期，水面蒸發(fā)量小，最小月出現(xiàn)在氣溫最低月的1、12月份，春季風(fēng)大，氣溫回升，蒸發(fā)量增大，最大月蒸發(fā)量一般出現(xiàn)在5、6月份。干旱指數(shù)（即年水面蒸發(fā)量與年降水量比值）為4.8，為干旱區(qū)。

2.3徑流

由于插旗口溝只有洪水調(diào)查資料，無實測流量系列資料，采用多年平均徑流深等值線圖法查算徑流量，并采用鄰近氣候條件、流域特性、植被等與插旗口溝相似的蘇峪口水文站的實測徑流資料用水文比擬法校核。（見表1）

經(jīng)分析計算，插旗口溝多年平均徑流深35mm，流域面積46.8km2，多年平均徑流量為163.8萬m3。對蘇峪口溝水文站1971～2009年多年實測年徑流量系列進行水文頻率計算，經(jīng)適線得Cv=0.52，Cs=2Cv，則插旗口溝P=75%、95%保證率設(shè)計年徑流量分別為101萬m3、53.1萬m3。

3.可截引水量分析

3.1基流量

2010年3月15日，銀川水文分局對插旗口溝出山口斷面及鄰近蘇峪口溝水文站基流量進行同步施測，實測基流量見表2。

由于單次實測流量代表性差，本次計算采用水文比擬法借用蘇峪口水文站實測系列流量資料進行推求插旗口溝基流量。

經(jīng)對蘇峪口溝水文站多年實測流量資料進行基流切割計算，多年平均基流量69萬m3。蘇峪口溝多年3月份平均基流量6.44萬m3。通過點繪蘇峪口溝站多年（1971～2009年）3月基流量頻率曲線圖，適線Cv=0.40，Cs=2.0Cv。以2010年3月15日蘇峪口溝實測流量代表月平均流量，算得2010年3月份基流量為5.62萬m3，與多年同期平均基流量比較約為87.3%。插旗口溝截引斷面以上實測流量0.015m3/s代表3月平均流量，月來水量為4.0萬m3，推算插旗口溝3月份多年平均基流量為4.6萬m3。蘇峪口溝水文站多年3月平均基流量占多年平均年基流量的9.3%，以此可算得插旗口溝截引點斷面以上多年平均基流量49.5萬m3。

3.2潛流量

2010年3月15日在對插旗口溝基流進行施測時，施測斷面在原有截潛壩址以下3km，原截潛壩已毀壞，測流斷面處大部分潛流已出露于地表，故本次分析評價中沒有考慮潛流量。

3.3插旗口溝可截引水量

經(jīng)以上分析，插旗口溝山口處在多年平均情況下可截引基流量為49.5萬m3。

3.4不同頻率及各月分配情況

根據(jù)蘇峪口溝站多年實測資料，基流頻率計算結(jié)果：Cv=0.36、Cs=2.0Cv，用水文比擬法對插旗口溝不同頻率年基流量進行年內(nèi)分配，見表3。

4.設(shè)計洪水

由于插旗口溝無實測洪水資料，本次計算采用暴雨資料推求設(shè)計洪水，再由洪水調(diào)查資料和蘇峪口水文站實測洪水資料進行校核。

（1）計算方法

依據(jù)是《寧夏暴雨洪水圖集》及重新修訂的寧夏不同歷時暴雨參數(shù)等值線圖。

（2）產(chǎn)流計算

根據(jù)工程設(shè)計頻率和不同歷時點雨量均值及統(tǒng)計參數(shù)等值線圖，求出該溝道設(shè)計點雨量，然后根據(jù)不同計算分區(qū)、面積、重現(xiàn)期等選擇點面折減系數(shù)，求得不同保證率的面雨量。面雨量分配在寧夏有同頻內(nèi)包、概化和典型三種雨型。根據(jù)分區(qū)和暴雨特性，選用同頻內(nèi)包雨型，然后由面雨量過程以扣損法計算產(chǎn)流過程。

產(chǎn)流公式如下：

式中：-為產(chǎn)流期某時段凈雨 （mm）；-為產(chǎn)流期某時段面雨量 （mm）； -為產(chǎn)流期某時段損失水量（mm）；

插旗口溝以上流域平均損失率公式如下：

（3）匯流計算

匯流計算是根據(jù)推求的設(shè)計凈雨過程 Ri推求流域出口斷面的洪水流量過程，該計算區(qū)內(nèi)各山洪溝洪水強度大、歷時短，采用納希瞬時單位線法推求。按瞬時單位線原理，就是凈雨歷時趨于零的極小時段內(nèi)產(chǎn)生的一個單位凈雨（1mm凈雨深）在出口處所形成的流量過程線，其公式為：

作者簡介：

康建東（1970- ）男，工程師，主要從事水資源監(jiān)測評價工作。