黑龍水電站降雨量高程修正對(duì)徑流影響分析

黃 靖，張磊磊

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州，311122）

黑龍水電站降雨量高程修正對(duì)徑流影響分析

黃 靖，張磊磊

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州，311122）

采用泰森多邊形法及數(shù)字高程修正兩種方法對(duì)云南省小黑江流域黑龍水電站面降雨量進(jìn)行分析，分析對(duì)徑流的影響。結(jié)果表明，相對(duì)于采用傳統(tǒng)泰森多邊形法，采用數(shù)字高程?hào)鸥駭?shù)據(jù)計(jì)算的黑龍水電站壩址以上平均高程和流域面雨量均有不同程度增加，而設(shè)計(jì)流域和參證流域的徑流系數(shù)均有一定程度的減小，設(shè)計(jì)流域的平均流量會(huì)有所增加但增幅不大。

降雨量；高程；DEM；徑流；黑龍水電站

1 流域概況

小黑江位于云南省紅河州綠春縣境內(nèi)，為李仙江一級(jí)支流，是綠春縣境內(nèi)最大的一條河流，流域位于北緯22°33′～22°57′和東經(jīng)102°02′～102°39′之間，流域總面積1 414 km2。其中在我國(guó)綠春縣境內(nèi)流域面積1 159 km2，占綠春總面積的37.44%，越南境內(nèi)流域面積255 km2。擬建的黑龍水電站工程位于小黑江干流上游河段，采用混合式開(kāi)發(fā)。壩址位于勐曼河與渣嗎河匯合口下游約3.7 km處，集雨面積為989 km2。流域水系分布情況見(jiàn)圖1。

圖1 黑龍水電站水系示意圖Fig.1 Schematic diagram of river system around Heilong hydropower station

2 水文測(cè)站情況

小黑江設(shè)計(jì)流域內(nèi)有黃連山專(zhuān)用水文站、哈德雨量站、騎馬壩雨量站，相鄰流域內(nèi)有綠春氣象站。各站基本資料見(jiàn)表1。

3 流域降雨量與高程關(guān)系分析

3.1 降雨量

3.1.1 雨量站年、月降雨量統(tǒng)計(jì)及插補(bǔ)延長(zhǎng)

工程流域內(nèi)有黃連山站、哈德站以及騎馬壩站，但設(shè)站年份均在1980年之后，序列長(zhǎng)度相對(duì)較短。根據(jù)臨近流域綠春站長(zhǎng)系列（1959年5月～2011年12月）逐月降雨資料，通過(guò)分析上述3站與綠春站同期歷年月降雨量相關(guān)關(guān)系，插補(bǔ)延長(zhǎng)各雨量站年、月降雨量系列，各站相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表2。

3.1.2 黑龍壩址面雨量分析

根據(jù)流域內(nèi)黃連山、哈德及騎馬壩插補(bǔ)后雨量站降雨系列，黑龍壩址流域面雨量采用泰森多邊形法計(jì)算。流域面雨量成果見(jiàn)表3。

3.2 高程分析

3.2.1 雨量站高程

各雨量站設(shè)站高程見(jiàn)表4所示。

表1 水文測(cè)站情況表Table 1 The information of hydrological stations

表2 各站相關(guān)關(guān)系匯總表Table 2 Correlation between different stations

表3 黑龍水電站流域降雨量成果表Table 3 Results of mean annual precipitation for the study basin

表4 小黑江流域各雨量站高程表Table 4 Elevation of rainfall station in Xiaohei river basin

3.2.2 流域高程

根據(jù)設(shè)計(jì)流域內(nèi)黃連山、哈德及騎馬壩站高程，利用流域泰森權(quán)重計(jì)算流域平均高程，經(jīng)計(jì)算，黑龍水電站壩址以上流域平均高程為1 113 m。

黃連山水文站以上流域以流域內(nèi)黃連山雨量站高程為代表，即1 709 m。

3.3 降雨量與高程關(guān)系分析

根據(jù)《云南省水資源綜合規(guī)劃水資源調(diào)查評(píng)價(jià)專(zhuān)題報(bào)告（水資源四級(jí)區(qū)）》，云南省分區(qū)降水量與高程關(guān)系圖見(jiàn)圖2，云南省各地區(qū)降雨量隨高程的變化范圍為20～100 mm/(100 m)。變化情況見(jiàn)表5。

圖2 云南省分區(qū)降水量與高程關(guān)系圖Fig.2 Relationship between annual precipitation and elevation in various regions of Yunnan province

小黑江流域不在上述范圍內(nèi)，所以需做本流域高程-降雨量關(guān)系分析，經(jīng)點(diǎn)繪小黑江流域高程與降雨量線性相關(guān)關(guān)系圖（見(jiàn)圖3），分析確定小黑江流域降水量隨高程的變化率約為135 mm/(100 m)。

表5 各區(qū)降水量隨高程的變化表Table 5 Relationship between annual precipitation and elevation in various regions of Yunnan province

圖3 小黑江流域降水量與高程關(guān)系圖Fig.3 Relationship between annual precipitation and elevation for Xiaohei river basin

4 降雨量高程修正及對(duì)徑流影響分析

4.1 流域平均高程

黑龍水電站壩址以上流域面積大（989km2）、站點(diǎn)少（3個(gè)雨量站），采用上述站點(diǎn)推算流域面平均高程存在一定的不確定性，因此，本次流域平均高程根據(jù)數(shù)字高程模型（DEM）確定。DEM是對(duì)流域內(nèi)的地形進(jìn)行柵格化處理，柵格分辨率為90 m× 90 m，每個(gè)柵格高程值為該柵格的平均高程。利用地理信息系統(tǒng)軟件（GIS）提取黑龍水電站壩址以上流域邊界，其流域面積為990.5 km2，與經(jīng)地形圖量計(jì)的流域面積（989 km2）基本一致。利用提取出的流域內(nèi)柵格數(shù)據(jù)，采用算術(shù)平均推算流域平均高程。經(jīng)計(jì)算，黑龍水電站壩址以上和黃連山水文站以上流域平均高程分別為1 387 m和2 170 m，分別比采用泰森權(quán)重計(jì)算流域平均高程高274m和461m。

4.2 壩址徑流推算

黑龍壩址徑流計(jì)算以工程流域附近的黃連山專(zhuān)用水文站（集水面積24.1 km2）為依據(jù)站，采用水文比擬法考慮降雨、面積比修正，計(jì)算方程如下：

式中：Q設(shè)——壩址流量（m3/s）；Q參——參證站流量（m3/s）；F設(shè)——壩址集水面積（km2）；F參——參證站集水面積（km2）；P設(shè)——設(shè)計(jì)流域各月面平均降雨量（mm）；P參——參證流域各月面平均降雨量（mm）。

在考慮降雨量高程修正和不考慮降雨量高程修正兩種情況下，利用水文比擬法推算壩址徑流，計(jì)算成果見(jiàn)表6所示。

從流域面積而言，DEM柵格數(shù)據(jù)在提取流域特征時(shí)具有一定的精度。相對(duì)于采用泰森權(quán)重計(jì)算流域平均高程，采用DEM柵格數(shù)據(jù)推算的黑龍壩址和黃連山水文站以上流域平均高程分別增加了274 m和461 m，相對(duì)增加了約25%。

表6 黑龍水電站壩址徑流成果對(duì)比表Table 6 Comparison table of mean annual precipitation,discharge and runoff in Heilong basin

考慮高程影響后，黑龍壩址和黃連山水文站以上流域面雨量均有不同程度增加，分別增加了約9.6%和13.8%。

考慮高程影響后，設(shè)計(jì)流域和參證流域的徑流系數(shù)均有一定程度的減小，設(shè)計(jì)流域的平均流量會(huì)有所增加，但增幅不大，僅有2%。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以得出，相對(duì)于采用傳統(tǒng)泰森多邊形法，采用數(shù)字高程（DEM）柵格數(shù)據(jù)計(jì)算的黑龍水電站壩址以上平均高程和流域面雨量均有不同程度增加，而設(shè)計(jì)流域和參證流域的徑流系數(shù)均有一定程度的減小，設(shè)計(jì)流域的平均流量會(huì)有所增加但增幅不大。 ■

作者郵箱：huang_j@ecidi.com

Effect of precipitation elevation correction on streamflow of Heilong hydropower station

by HUANG Jing and ZHANG Lei-lei
PowerChina Huadong Engineering Corporation Limited

The traditional Thiessen polygon method and DEM correction were adapted to study the nopoint precipitation and the effect on streamflow of Heilong hydropower station,located in Xiaohei river basin of Yunnan province.Compared with the traditional Thiessen polygon method,the mean elevation and precipitation over the Heilong hydropower basin increased by different degree based on the DEM da?ta.However,the runoff coefficient of the design and reference watershed reduced and the mean dis?charge of design basin increased slightly.

precipitation;elevation;DEM;streamflow;Heilong hydropower station

TV121

B

1671-1092（2016）05-0032-04

2016-07-07；

2016-09-20

黃 靖（1976-），女，浙江永康人，高級(jí)工程師，主要從事水文及水資源利用研究。