探討涇河景村水文站旱限流量分析計(jì)算

崔 俊

（陜西省西安水文水資源勘測(cè)局 陜西 西安 710100）

1 景村水文站概況

景村水文站設(shè)立于1963年3月，位于陜西省彬縣新堡鄉(xiāng)景村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)108°08′,北緯35°00′，集水面積40281km2，斷面以上266.1km，河道平均比降2.65‰，至河口距離189km，是涇河干流的重要控制站之一。設(shè)上、中、下三個(gè)斷面，基本水尺斷面兼流速儀和浮標(biāo)中斷面，固定于中斷面測(cè)流。

水文特征值：實(shí)測(cè)最高水位824.35m（出現(xiàn)時(shí)間，1977年7月6日），實(shí)測(cè)最大流量6290m3/s（出現(xiàn)時(shí)間，1966年7月27日），建站以來最大流量8150m3/s（出現(xiàn)時(shí)間，1966年7月27日），實(shí)測(cè)最低水位812.99m（出現(xiàn)時(shí)間，1973年8月1日），實(shí)測(cè)最小流量1.00m3/s（出現(xiàn)時(shí)間，1973年7月8日）;多年平均降雨量553.1mm，多年平均蒸發(fā)量943.2mm，多年平均徑流量14.77百萬m3，多年平均含沙量141.3kg/m3。徑流量年內(nèi)變化不均，7月～10月徑流量約占全年徑流量的61%。全年徑流各月分配情為：1月3.2%、2月4.0%、3月6.2%、4月4.7%、5月5.4%、6月5.6%、7月16.4%、8月20.4%、9月14.3%、10月10.1%、11月6.0%、12月3.7%。

2 旱限流量確定的原則

以提升抗旱保障能力和預(yù)警監(jiān)測(cè)水平為目的，重點(diǎn)突出干流，兼顧部分支流的原則開展旱限流量確定。

景村水文站水文斷面旱限流量確定原則：

（1）依據(jù)用水類型及方式，選擇城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)等用水需求作為主要分析因子，結(jié)合河道特點(diǎn)，確定流量作為主要旱限指標(biāo)。

（2）旱限流量采用城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境生態(tài)等分析因子的用水總量進(jìn)行換算確定。

3 河道實(shí)測(cè)來水量和現(xiàn)狀用水量調(diào)查

3.1 水文站實(shí)測(cè)徑流過程

景村水文站1964年～2010年實(shí)測(cè)最大徑流量3822百萬m3，出現(xiàn)在1964年；實(shí)測(cè)最小徑流量587百萬m3，出現(xiàn)在2009年；多年平均徑流量1377百萬m3。

3.2 分類用水現(xiàn)狀調(diào)查

涇河景村水文站控制河段，涇河主要流經(jīng)彬縣和淳化縣。經(jīng)確定這兩個(gè)縣城境內(nèi)，沒有取水工程，也無城鎮(zhèn)生活生產(chǎn)用水，工業(yè)生產(chǎn)用水，農(nóng)業(yè)灌溉用水。

4 旱限流量確定

圖1 景村水文站位置圖

圖2 景村水文站歷年年徑流量過程線

旱限流量指標(biāo)是指在維持河流生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)基本流量的基礎(chǔ)上，綜合考慮斷面下游區(qū)間生產(chǎn)、生活用水要求而確定的斷面下泄流量。該指標(biāo)作為正常年份的斷面流量控制要求，遇特枯年份，按照水量調(diào)度指標(biāo)管理，并及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

在確定旱限流量控制斷面時(shí)，根據(jù)斷面所在流域面積情況，斷面所在流域地市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r及斷面所在流域水資源開發(fā)利用情況，既考慮斷面上游的用水情況，又考慮斷面下游的用水需求；同時(shí)既考慮斷面現(xiàn)狀的用水需求，又考慮斷面未來的用水需求。

圖3 景村水文站年徑流量差積曲線

圖4 景村水文站年徑流逐年累積變差系數(shù)Cv年際變化圖

4.1 資料選用情況說明

（1）代表性分析。景村水文站選用資料系列為1964年～2010年共47年。這47年資料系列中，全省降水量、徑流量呈豐枯周期性變化，點(diǎn)繪景村水文站1964年～2010年徑流量過程線（圖2）和年凈流量差積曲線（圖3）可以看出，景村水文站年徑流量在1964年～2010年期間豐枯呈周期性變化。在1964年～2010年47年系列中，景村水文站年徑流量大于均值的有20年，小于均值的有27年。有豐水年組1966年～1970年，1975年～1978年等；枯水年組1997年～2002年，2004年～2010年；平水年組1979年～1985年，1990年～1994年等；其中豐水年、平水年、枯水年都有。從1964年起順時(shí)序計(jì)算不同系列長(zhǎng)度的變差系數(shù)Cv，并點(diǎn)繪成圖（圖4），反映了Cv隨年際的變化過程，從圖中可看出變差系數(shù)趨于穩(wěn)定。說明1964年～2010年徑流資料系列最具有代表性，能夠滿足旱限流量分析計(jì)算要求。

（2）一致性分析。景村站控制河段上下，無人類重大活動(dòng)，不影響實(shí)測(cè)資料一致性，無須進(jìn)行還原或還現(xiàn)處理。

（3）可靠性分析。選用資料系列為景村站1964年～2010年資料整編刊印成果，資料可靠。

4.2 設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算

（1）徑流系列的確定：采用長(zhǎng)系列法進(jìn)行設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算。

（2）設(shè)計(jì)年徑流的計(jì)算：根據(jù)景村水文站的1964年～2010年逐月來水量資料，分析75%設(shè)計(jì)頻率和95%設(shè)計(jì)頻率的徑流量。

（3）徑流年內(nèi)月分配：95%設(shè)計(jì)頻率代表年徑流量657.7百萬m3，以其最不利組合的月分配，選擇設(shè)計(jì)代表年為1989年，采用同倍比放大法得到設(shè)計(jì)年月分配，各月來水量成果見表2。

4.3 需水量分析

4.3.1 下游區(qū)間河段調(diào)查用水量分析

經(jīng)調(diào)查，景村控制河段下游彬縣、淳化境內(nèi)均無取水、用水。

4.3.2 需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)調(diào)查，景村控制河段內(nèi)均無城鎮(zhèn)生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉用水。

4.3.3 河道生態(tài)流量

采用的實(shí)測(cè)系列水文資料大體上反映了斷面上游現(xiàn)狀開發(fā)利用情況下的用水水平，所以基本上依此預(yù)留河道生態(tài)流量。河道生態(tài)流量采用三種方法確定。

（1）選取斷面多年平均流量的10%作為生態(tài)需水量。

（2）取逐年最小月平均流量的90%保證率流量。

（3）取近十年逐年最小月平均流量的90%保證率流量。

表1 不同設(shè)計(jì)頻率下的逐月來水量 單位：百萬m3

表2 代表年各月來水成果表及最不利組合 單位：百萬m3

表3 選取斷面多年平均流量10%計(jì)算的生態(tài)需水表 單位：m3/s

表4 90%保證率計(jì)算的生態(tài)需水表 單位：m3/s

表5 90%保證率計(jì)算的生態(tài)需水表 單位：m3/s

表6 涇河景村斷面生態(tài)需水表 單位：m3/s

選取三種方法中的最大值作為該斷面處的河道生態(tài)需水量。

方法1：選取斷面多年平均流量10%作為生態(tài)需水量。

景村水文站測(cè)驗(yàn)斷面多年平均流量為41.6m3/s，按10%計(jì)算，生態(tài)流量為4.16m3/s。但由于5月～10月蒸發(fā)量大，溫度高，所以生態(tài)需水按計(jì)算值1.5倍確定。詳見表3。

方法2：取逐年最小月平均流量的流量。

采用1964年～2010年的月年實(shí)測(cè)資料系列，在逐年的月年流量資料系列中，挑選最小的月平均流量，得到實(shí)測(cè)最小月平均流量系列，組成頻率分析計(jì)算樣本，采用頻率計(jì)算程序，進(jìn)行頻率分析計(jì)算，適線時(shí)既要考慮點(diǎn)群趨勢(shì)，同時(shí)還要考慮照顧到曲線中下部點(diǎn)群的分布趨勢(shì)，在相同的倍比條件下，頻率適線后的變差系數(shù)Cv值一般要比計(jì)算的Cv值大。計(jì)算成果見表4。

方法3：取近十年逐年最小月平均流量的90%保證率流量。

采用2001年～2010年的月年實(shí)測(cè)資料系列，在逐年的月年流量資料系列中，挑選最小的月平均流量，得到實(shí)測(cè)最小月平均流量系列，組成頻率分析計(jì)算樣本，采用頻率計(jì)算程序，進(jìn)行頻率分析計(jì)算，適線時(shí)既要考慮點(diǎn)群趨勢(shì)，同時(shí)還要考慮照顧到曲線中下部點(diǎn)群的分布趨勢(shì)，在相同的倍比條件下，頻率適線后的變差系數(shù)Cv值一般要比計(jì)算的Cv值大。計(jì)算成果見表5。

方法2和方法3計(jì)算結(jié)果相近，所以選擇方法2，用長(zhǎng)系列資料計(jì)算所得結(jié)果，做為景村斷面河道生態(tài)需水量，詳見表6。

4.4 旱限流量確定

綜上所述，涇河景村水文站控制河段只需考慮生態(tài)需水。所以初步確定景村斷面逐月旱限流量，結(jié)果詳見表6。

5 合理性分析

根據(jù)1964年～2010年47年最小流量資料統(tǒng)計(jì)，景村水文站各月出現(xiàn)低于旱限流量的次數(shù)分別為1月出現(xiàn)6次、2月出現(xiàn)4次、3月出現(xiàn)4次、5月出現(xiàn)3次、6月出現(xiàn)6次、7月出現(xiàn)2兩次、8月出現(xiàn)3次、9月出現(xiàn)5次、10月出現(xiàn)4次、11月出現(xiàn)4次、12月出現(xiàn)6次。從此可得出，1月、6月、12月為全年相對(duì)比較干旱時(shí)期，旱限流量出現(xiàn)頻率約為12.5%，重現(xiàn)期約為8年一遇。因此該成果確定合理?！?/p>