大凌河流域白石水庫入庫徑流演變規(guī)律分析

羅海龍

（遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000）

大凌河流域白石水庫入庫徑流演變規(guī)律分析

羅海龍

（遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000）

通過對(duì)大凌河流域白石水庫入庫徑流量變化趨勢(shì)及其原因的調(diào)查分析，得出白石水庫入庫徑流量減少的初步結(jié)論。表明降水量的變化、用水量逐年增加、地下水補(bǔ)給量變化及人類活動(dòng)使下墊面條件的變化是白石水庫入庫徑流量減少的主要原因。在此基礎(chǔ)上，提出一些相應(yīng)的解決措施，為白石水庫水源地的保護(hù)和管理提供了依據(jù)。

徑流量；降水量；用水量；地下水；下墊面

大凌河位于遼寧省西部，南支發(fā)源于建昌縣黑山北水泉溝，西支發(fā)源于河北省平泉縣泉子溝，兩支于喀左縣大城子鎮(zhèn)東南匯合，流經(jīng)朝陽、北票、義縣、凌海等市縣，于凌海市的南卷河與南井子之間注入渤海。流域總面積 23 263 km2，遼寧省境內(nèi)流域面積 20 285 km2，河長(zhǎng) 435 km，主要支流有老虎山河、牛亡牛河、及西河等。

白石水庫位于大凌河干流中下游的北票境內(nèi)，是一座以防洪、灌溉、供水為主兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚等綜合利用的大（一）型水利樞紐工程。壩址以上控制面積 17 649 km2，占大凌河流域面積的 76%。

1 白石水庫徑流變化趨勢(shì)分析

1.1 多年平均徑流變化趨勢(shì)

白石水庫的入庫流量中，超過 66%的水量來源于大凌河來水；支流牛亡牛河徑流量次之，約占入庫流量的 20%左右；涼水河徑流量所占比重最小。大凌河徑流量的大小直接決定白石水庫入庫流量的豐與枯。

從 2001—2010 的統(tǒng)計(jì)資料來看，大凌河年徑流量（朝陽水文站數(shù)據(jù)）自 2001 年起由 2.686 億m3逐年減少至 2004 年的 1.197 億 m3，2005 年來流量增大至 10 年間的最大值，為 3.65 億 m3，隨后又出現(xiàn)了逐年減少的現(xiàn)象，至 2009 年徑流量達(dá)到 10年來的最低，為 0.685 億 m3，2010 年水量有所回升，為 1.35 億 m3。

大凌河站在 1950—1992 年 43 年系列的多年平均徑流量為 13.45 億 m3，而 2001—2012 年 12 年間，按照朝陽站、涼水河站、九連洞站及區(qū)間來水之和近似估算白石水庫入庫多年平均徑流量，其值約為 2.99 億 m3，偏小幅度為 77.75%。

2001—2012 年朝陽水文站、九連洞水文站、涼水河水文站入庫年徑流量變化見圖 1。

圖1 2001—2012 年白石水庫年徑流量及朝陽市用水量

1.2 最大洪水 5 d 洪量的變化趨勢(shì)

從 1950—2012 年各年份最大洪水 5 d 洪量變化趨勢(shì)圖中可以看出，1950—2011 年間最大洪水 5 d洪量逐步減小。其中，5 d 洪量達(dá)到 3.2 億 m3及以上的洪水共有 11 場(chǎng)，其中 1950—1980 年 31 年間分布有 9 場(chǎng)，1981—2011 年 31 年間分布有 2 場(chǎng)；5 d 洪量達(dá)到 1 億 m3及以上的洪水共有 28 場(chǎng)，其中1950—1980 年 31 年共有 23 場(chǎng)；1981—2011 年 31年僅為 5 場(chǎng)。而 1981—1995 年 15 年共有 4 場(chǎng)，1996—2011 年 16 年僅有 1 場(chǎng)。

因此年最大 5 d 洪量可以說明，在 1950—2011 近 62 年時(shí)期內(nèi)，大凌河白石水庫壩址處年徑流量變化呈減小的特點(diǎn)，見圖 2。

圖2 1950—2012 年白石水庫 5 d 洪量變化趨勢(shì)圖

2 徑流減小影響因素分析

2.1 降水對(duì)入庫徑流的影響

降水是徑流產(chǎn)生的直接驅(qū)動(dòng)因素，降水量大小及降水變化趨勢(shì)在一定程度上也決定了徑流的變化趨勢(shì)。在下墊面和降水空間分布相同的情況下，降水量越大，徑流量就可能越大；反之，徑流量就會(huì)減小。在分析降水對(duì)徑流的影響時(shí)，由于降水的時(shí)程、空間分布的變化，很難精確的去計(jì)算其對(duì)徑流的影響結(jié)果，但可以從量上粗略地去分析降水對(duì)入庫徑流的影響大小。

根據(jù)朝陽水文站 1954—2008 年年降水量資料的統(tǒng)計(jì)，將資料系列分為 4個(gè)時(shí)段。如果不考慮其他因素，降水量的減少導(dǎo)致了天然徑流量的降低，對(duì)比 1980—1999 年與 2000—2008 年數(shù)據(jù)，由降水所引起的徑流量減少值可達(dá) 1.232 億 m3。從徑流變化的動(dòng)因分析來看，降水減少是入庫流量變化的主要原因之一。見表1。

2.2 區(qū)域耗水量變化對(duì)入庫徑流的影響

隨著大凌河流域區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，耗水量也不斷上升。以朝陽市年耗水量為例，見圖 1，其值逐年上升的趨勢(shì)很明顯：在 2004 年全市耗水量為2.79 億 m3，2011 年已經(jīng)達(dá)到了 5.65 億 m3，翻了近2倍。

通過用水定額分析方法，預(yù)測(cè)整個(gè)大凌河流域包括朝陽市在內(nèi)的各個(gè)城市工農(nóng)業(yè)用水量在未來將繼續(xù)增大，對(duì)白石水庫入庫徑流量的削減作用將會(huì)更為明顯。

表1 白石水庫不同時(shí)期降水量對(duì)天然徑流的影響情況

2.3 地下水補(bǔ)給量變化對(duì)入庫徑流的影響

大凌河流域地下水主要由山間巖石裂隙水和河谷平原松散孔隙水構(gòu)成，還有農(nóng)田灌溉入滲和山前補(bǔ)給。據(jù)估算，大凌河流域平原區(qū)地下水資源量為 2.36 億 m3，山丘區(qū)地下水資源量為 7.30 億 m3。

地下水通過地下徑流的方式向河道排泄轉(zhuǎn)化為地表水，同樣，河道內(nèi)的地表水在地下水位下降的時(shí)候，將通過入滲的方式補(bǔ)給地下水，以此實(shí)現(xiàn)降水、蒸發(fā)，徑流三水轉(zhuǎn)換的水循環(huán)過程。近些年由于降水補(bǔ)給的減少和人類用水需求的增大，該區(qū)域地下水位出現(xiàn)了明顯的下降情況，見圖 3。若發(fā)生地表水補(bǔ)給地下水的情況，則大凌河流域的地表徑流量將進(jìn)一步減少。

圖3 地下水位累計(jì)變化過程示意圖

2.4 下墊面條件變化對(duì)入庫徑流的影響

人類活動(dòng)是下墊面條件變化的主要影響因素，其表現(xiàn)方式包括土地開發(fā)利用、林牧業(yè)發(fā)展、興修水利工程、城鎮(zhèn)化建設(shè)、工礦業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)建設(shè)等多方面，改變了流域的自然環(huán)境，形成了不可逆轉(zhuǎn)的影響，改變了流域下墊面條件，導(dǎo)致入滲、徑流、蒸散發(fā)等水平衡要素的變化，從而造成產(chǎn)流量的減少，造成入庫水量的減少。

白石水庫上游建有大型水庫 2座，中型水庫 2座，小型水庫 29 座。除此而外，流域還修建了大量橡膠壩、塘壩、提灌站及石河堰等小型水利設(shè)施。由于這些水利工程的蓄水、壅水作用，使水體面積增加，提高了蒸發(fā)量，在一定程度上也減小了地表徑流總量。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

1）從白石水庫入庫徑流量的實(shí)際統(tǒng)計(jì)情況可以看出，2001—2012 年 13 年間白石水庫入庫多年平均徑流量，較 1950—1992 年 43 年間的多年平均徑流量偏小 77.75%。最大洪水 5 d 洪量發(fā)生的頻率也在減少。因此，白石水庫的入庫徑流量有明顯的減小趨勢(shì)。

2）年際間降水量的變化對(duì)徑流量變化的影響十分明顯。2000—2008 年由降水所引起的徑流量變化與 1980—1999 年相比，減少值可達(dá) 1.232 億 m3。

3）隨著白石水庫流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，引用消耗的水量不斷增加，地下水補(bǔ)給量的不斷增加，直接造成入庫徑流量的減少。

4）土地開發(fā)利用、林牧業(yè)發(fā)展、興修水利工程、城鎮(zhèn)化建設(shè)、工礦業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)建設(shè)等多方面的下墊面條件變化是造成徑流變化的重要原因。

3.2 建 議

1）盡管朝陽地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍屬于比較不發(fā)達(dá)的地區(qū)，區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)浪費(fèi)水的現(xiàn)象還比較普遍，工業(yè)用水的重復(fù)利用率還較低，特別是農(nóng)業(yè)方面尚有較大的節(jié)水潛力。應(yīng)在不影響當(dāng)?shù)厝嗣裆钏教岣叩幕A(chǔ)上，改造各種節(jié)水用具，推進(jìn)使用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，達(dá)到互利雙贏。

2）盡管降水受大的氣候背景變化影響，屬自然因素影響范疇，但近年來成熟的人工增雨作業(yè)，進(jìn)行人工干擾氣候背景，可適當(dāng)增加有效降雨。因此，適時(shí)在庫區(qū)內(nèi)進(jìn)行人工增雨作業(yè)，增加白石水庫蓄水量。

3）繼續(xù)做好開源節(jié)流工作，加大庫區(qū)保水、護(hù)水、節(jié)水力度，充分利用好現(xiàn)有水利工程，在保證防汛安全的前提下，盡可能多攔蓄過境洪水，廣泛開展城市雨洪利用及中水技術(shù)研究。

4）加快推進(jìn)大凌河流域內(nèi)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理工作，通過邊坡治理、場(chǎng)區(qū)整平、植被綠化、覆蓋土壤等一系列技術(shù)措施，使得原被破壞的山體趨于穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境得到迅速恢復(fù)。

［1］遼寧省水利勘察設(shè)計(jì)研究院，白石水庫初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.

［2］郝杰，潘家口水庫入庫徑流減小的原因及對(duì)策分析［J］.水利水電技術(shù)，2007（38）6，8-11.

［3］高誕源，葉壽征，張君友等.水文下墊面分析與分類初探［J］.水文，1999（4）：13-18.

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2014-05-07