亳清河安子嶺以上流域水資源計(jì)算分析

李 強(qiáng)

（運(yùn)城市水務(wù)局，山西 運(yùn)城 044000）

1 概況

亳清河安子嶺以上流域?qū)僦袟l山脈，處于中條山南麓深山中，為中低山區(qū)，海拔600～1200 m，北高南低，為侵蝕構(gòu)造地貌。流域山坡較緩，山谷較為寬闊，地貌為森林石山區(qū)，下墊面植被覆蓋較好，覆蓋物主要為天然灌木和野草，水土流失少。

安子嶺緊鄰皋落水文站，位于垣曲縣皋落鎮(zhèn)。水文站位于亳清河干流上游，亳清河?xùn)|支匯流口下游5 km處，流域面積145 km2，1996年設(shè)立，為亳清河垣曲水文站上遷而來(lái)；垣曲水文站于1961年設(shè)立，流域面積555 km2，具有35年實(shí)測(cè)系列資料，1996年小浪底水庫(kù)蓄水時(shí)上遷。垣曲水文站流域內(nèi)有2處雨量站，分別為皋落雨量站和古城雨量站。

亳清河安子嶺以上流域地處中條山南麓，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫14.1℃，多年平均蒸發(fā)量2142.6 mm。

2 降水分析

2.1 降水量計(jì)算

評(píng)價(jià)流域內(nèi)僅有一個(gè)雨量站，具有57年實(shí)際觀測(cè)資料，因此采用皋落雨量站的降水資料可以代表評(píng)價(jià)流域平均降水量。皋落雨量站1957—1963年缺測(cè)或其他原因，資料代表性較差，經(jīng)分析對(duì)比，此段時(shí)間采用插補(bǔ)值計(jì)算。

由于評(píng)價(jià)流域位于中條山東部迎風(fēng)面，下墊面為安山巖石山區(qū)，天然植被好，森林灌木叢生，大部分為天然林和天然草坡，地表覆蓋度在50%～70%，海拔高度700～1500 m，根據(jù)2005年《運(yùn)城市河川徑流水資源評(píng)價(jià)報(bào)告》，中條山東部迎風(fēng)面（包括垣曲縣全境，夏縣中條山迎風(fēng)面，絳縣、平陸等縣的部分地區(qū)）為運(yùn)城市降水量高值區(qū)，并且海拔每上升100 m，年降水量增加16.9 mm，因此本流域降水量較大。

流域降水量的年際變化較大，變差系數(shù)Cv值為0.20，最大年降水量1060.0 mm（1958年），最小年降水量379.5 mm（1965年）。

2.2年降水量頻率分析

利用上述1956—2012年57年降水量系列進(jìn)行頻率分析，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 皋落流域年降水量頻率分析成果表

3 徑流分析

亳清河安子嶺以上流域河川徑流量，根據(jù)區(qū)域水文特征、雨量站、水文站分布情況分別通過(guò)實(shí)測(cè)資料、清洪水計(jì)算、年徑流深等值線及水文計(jì)算手冊(cè)法等多種方法進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)對(duì)比分析，確定推薦采用成果，以期為流域水資源規(guī)劃開發(fā)提供可靠的水文數(shù)據(jù)。

3.1 實(shí)測(cè)資料法

皋落水文站為汛期站，非汛期根據(jù)垣曲水文站歷年10月至次年5月退水過(guò)程予以插補(bǔ)計(jì)算。根據(jù)皋落站實(shí)測(cè)汛期及全年徑流資料，采用P—Ⅲ型曲線進(jìn)行頻率分析，結(jié)果見表2。

表2 皋落流域17年年徑流量計(jì)算成果表

考慮到皋落站屬于原垣曲水文站流域內(nèi)的一部分，是垣曲水文站上遷而來(lái)，與垣曲水文站的35年資料連接起來(lái)作為一個(gè)系列資料進(jìn)行頻率分析更能準(zhǔn)確反映皋落站流域的實(shí)際情況。

垣曲水文站流域平均降水量采用皋落站與古城站的算術(shù)平均值，經(jīng)計(jì)算，降水量折算系數(shù)為1.0263，面積折算系數(shù)為0.2613，綜合折算系數(shù)為0.2682；折算后皋落水文站1961—1995年年徑流量并采用P—Ⅲ型曲線進(jìn)行頻率分析計(jì)算，結(jié)果表3。

表3 亳清河安子嶺以上流域52年年徑流量計(jì)算成果表

3.2 清洪水分別計(jì)算法

亳清河安子嶺以上流域清水資源量：清水計(jì)算采用皋落水文站多年非汛期實(shí)測(cè)徑流，取其平均值，計(jì)算垣曲水文站折算成皋落水文站后35年非汛期徑流的平均值作為各月平均值，月平均值79萬(wàn)m3，則年清水資源量為948萬(wàn)m3；取折算后及以退水曲線插補(bǔ)的綜合系列資料，計(jì)算非汛期的月平均徑流量為92萬(wàn)m3，則年清水資源量為1104萬(wàn)m3。如僅取垣曲水文站折算為皋落流域的徑流量為清水資源量，由于大流域與小流域的折算容易產(chǎn)生誤差，即使方法正確，計(jì)算合理也不能完整代表，因此取綜合52年系列值相對(duì)結(jié)合了本流域17年實(shí)測(cè)資料，比較符合實(shí)際情況。

洪水計(jì)算分析亳清河安子嶺以上流域汛期降水量占年降水量的比例，分割出流域不同保證率汛期降水量，采用山西省水文手冊(cè)汛期降水量與汛期徑流深關(guān)系分別求出兩流域的汛期洪水徑流深，推求出該評(píng)價(jià)流域不同保證率時(shí)的洪水徑流量。評(píng)價(jià)流域不同保證率的清洪水徑流量及總徑流量見表4。

表4 亳清河安子嶺以上流域年徑流量計(jì)算成果表

3.3年徑流深等值線法

采用運(yùn)城市第二次水資源評(píng)價(jià)成果中多年平均年徑流深等值線圖、多年年徑流變差系數(shù)Cv等值線圖和多年年徑流Cs/Cv分區(qū)圖，查出亳清河安子嶺（7號(hào)泵站）以上流域的年徑流深均值、Cv，Cs/Cv值，計(jì)算得各頻率設(shè)計(jì)徑流量見表5。

表5 亳清河安子嶺以上流域年徑流量計(jì)算成果表

3.4 水文手冊(cè)法

水文手冊(cè)法可分為徑流系數(shù)法和降水徑流關(guān)系法。徑流系數(shù)法：根據(jù)《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》，中條山迎風(fēng)面徑流系數(shù)為0.20，采用計(jì)算的各流域不同保證率降水量計(jì)算流域不同保證率的徑流量見表6。

表6 亳清河安子嶺以上流域年徑流量計(jì)算成果表

降水徑流關(guān)系法：根據(jù)兩個(gè)評(píng)價(jià)流域不同保證率的降水量分別查《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》運(yùn)城市年降水量與年徑流深關(guān)系表，求出兩個(gè)評(píng)價(jià)流域的年徑流深和年徑流量見表7。

表7 亳清河安子嶺以上流域年徑流量計(jì)算成果

3.5 徑流計(jì)算成果合理性分析

不同方法計(jì)算的年徑流量對(duì)比見表8。

表8 亳清河安子嶺以上流域年徑流量對(duì)比表單位：萬(wàn)m3

4 結(jié)論

第一，亳清河安子嶺以上流域是一個(gè)有著部分實(shí)測(cè)資料的流域，經(jīng)雨量和面積的折算及非汛期按照流域退水規(guī)律插補(bǔ)非汛期徑流，使資料得到統(tǒng)一，且具有一致性和代表性，因此亳清河安子嶺以上流域各保證率下的水資源量以實(shí)測(cè)資料法為計(jì)算成果。

第二，采用上述推薦成果，亳清河安子嶺以上流域多年平均徑流量為1820萬(wàn)m3，50%年份徑流量為1310萬(wàn)m3，75%年份徑流量為931萬(wàn)m3，90%年份徑流量為661萬(wàn)m3，95%年份徑流量為623萬(wàn)m3。