水利水保措施對(duì)流域洪水的影響分析

白成偉 尹艷麗

【摘要】大規(guī)模的水利建設(shè)以及水土保持工作會(huì)對(duì)我國流域下墊面的自然條件產(chǎn)生較大的影響，它會(huì)使得興修水利水保工程的地區(qū)在遇到暴雨天氣時(shí)，流域的洪水量發(fā)生變化。在不同的區(qū)域，暴雨洪水受水利水保措施的影響程度不同。本文以黃河流域窟野河為實(shí)例，探討和評(píng)估水利水保措施對(duì)流域洪水的影響因素和影響程度。

【關(guān)鍵詞】水利水保；流域洪水；影響

水利水保措施的實(shí)施會(huì)對(duì)流域的下墊面條件產(chǎn)生較大的改變，其積極的作用是可以起到減少流域泥沙量的作用，降低洪峰，從而減少了洪災(zāi)的發(fā)生或降低洪災(zāi)造成的影響；但另一方面也會(huì)有一些消極的作用，如使得洪水的就地入滲加強(qiáng)，有可能會(huì)對(duì)地表水資源造成較為嚴(yán)重的影響。為了更好地了解和掌握水利水保措施對(duì)流域洪水的影響，對(duì)其進(jìn)行研究和分析十分有必要。下面本文將以黃河支流窟野河為例，將暴雨洪水的特征值作為切入點(diǎn)對(duì)水利水保措施對(duì)流域洪水的影響進(jìn)行分析。

1、基本研究思路

洪水的產(chǎn)生與流域下墊面的自然條件和天氣降水有著密切的關(guān)系，不利的下墊面條件加上頻繁大量的降水會(huì)直接導(dǎo)致洪水的產(chǎn)生。為了對(duì)洪水高發(fā)區(qū)域進(jìn)行治理，更好地控制洪水量，減少其對(duì)人們生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，許多地區(qū)構(gòu)建了大型的水利水保措施來調(diào)節(jié)洪水量，降低洪峰，水利水保措施會(huì)對(duì)對(duì)流域下墊層的自然條件產(chǎn)生影響，起到一定的積極改善作用。但由于自然條件以及其它各因素的不同，使得水利水保措施對(duì)當(dāng)?shù)胤篮楫a(chǎn)生的實(shí)際影響也有所不同。為了更加明確水利水保措施對(duì)流域洪水的影響，進(jìn)一步深入了解影響的機(jī)理，首先應(yīng)當(dāng)搜集并整理當(dāng)?shù)睾樗當(dāng)?shù)據(jù)的歷年資料，對(duì)洪水的序列進(jìn)行仔細(xì)檢查，對(duì)洪水的變異點(diǎn)進(jìn)行了解和掌握，分析水利水保措施實(shí)施前后的洪水序列。其次要對(duì)當(dāng)?shù)貙?shí)施水利水保措施之前的暴雨洪水資料進(jìn)行仔細(xì)地審閱和探討，對(duì)暴雨和洪水特征值之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行剖析，從而分析查找出對(duì)洪水產(chǎn)生主要影響的暴雨因子。然后是對(duì)流域洪水的變化原因以及會(huì)對(duì)其變化產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行全面地準(zhǔn)確地分析和研究，在對(duì)暴雨產(chǎn)生較大影響的因子序列中查找出主要的變異點(diǎn)。在分析研究的過程中，如果發(fā)現(xiàn)暴雨因子無顯著變化，且其在洪水變異點(diǎn)前后的平均值的變化也不顯著，那么則說明水利水保措施的實(shí)施會(huì)導(dǎo)致洪水變異；如果分析發(fā)現(xiàn)發(fā)生了較為顯著的變化，那么說明洪水的變異是受到了降水以及水利水保措施的雙重影響而產(chǎn)生的。最后，構(gòu)建起NNBR模型，在影響前洪水序列中找出與最后變異點(diǎn)洪水相對(duì)應(yīng)的洪水計(jì)算值，得到洪水的產(chǎn)生是在多大程度上受到了水利水保措施實(shí)施的影響。

2、流域產(chǎn)匯流規(guī)律變化分析

在流域上修建水利水保工程如水庫工程、水土保持工程會(huì)對(duì)流域的下墊面以及河道的自然條件產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)會(huì)使洪水的產(chǎn)匯流條件發(fā)生改變。其對(duì)洪水的影響主要有以下幾個(gè)方面，一是水利水保措施會(huì)有一定的庫容，在遇到降水量較大，洪水暴發(fā)時(shí)它能夠起到攔截并存蓄部分洪水的作用，即使在水庫蓄滿水后仍可起到一定的滯洪的作用，降低下游洪峰的水流量；二是隨著灌溉的增加，流域前期土壤濕度大，從而使得產(chǎn)流增大；三是如果遇到水量較大的特大暴雨時(shí)，水庫可能有垮壩的危險(xiǎn)，這樣不僅不能夠?qū)樗鸬秸{(diào)節(jié)和攔蓄作用，還會(huì)使得庫中原本的水也釋放出來，導(dǎo)致泄水量急劇增加。

通常來說，水利水保工程對(duì)洪水的影響主要是通過改變地貌特征，提高蓄水和調(diào)節(jié)能力來實(shí)現(xiàn)的，在水流量較大較為集中的時(shí)段對(duì)水流進(jìn)行延緩從而減少洪量，對(duì)洪峰起到削減的作用。受到當(dāng)?shù)刈匀粭l件以及各綜合因素的影響，不同的水土保持措施對(duì)洪水的影響作用以及影響大小均有所不同。一般來說，水保措施攔截存蓄的水量隨著徑流深的增加會(huì)增大，但增大的速度會(huì)逐漸減緩，一直到接近該水保措施可能的最大攔蓄量為止。由實(shí)驗(yàn)的資料以及經(jīng)驗(yàn)分析可以知道，水平梯田、較為茂盛的森林以及水平溝對(duì)徑流量有較好的攔蓄作用，能夠存蓄保有大量的水；其次是水田、牧草等，對(duì)水流也有一定的攔蓄能力；稀疏的灌木林和地埂對(duì)水量的攔蓄作用最小。由此在分析水利水保措施對(duì)洪水的影響時(shí)，要對(duì)各綜合影響因素進(jìn)行全面的分析和考量，除了該區(qū)域降水的空間分布還要考慮到一段時(shí)間內(nèi)，流域水土保持措施的實(shí)施情況，將其對(duì)洪水的影響考慮在內(nèi)，從而才能得出較為科學(xué)和準(zhǔn)確的結(jié)論。

3、實(shí)例研究

黃河流域窟野河的發(fā)源地是鄂爾多斯高原的東勝梁，其流域面積為8706km2，河長242km，是屬于黃河中游河中龍區(qū)間右岸的一級(jí)分流。該河所在區(qū)域土壤中所含營養(yǎng)成分較少，植被不易生長，因此地表的植被覆蓋較少，且土質(zhì)疏松，較易導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，其水土流失面積能占到流域總面積的95%左右。該區(qū)域較易產(chǎn)生粗泥沙，國家一直很重視該地區(qū)的水利水保工程的建設(shè)，希望水利工程的興建能夠適當(dāng)改善當(dāng)?shù)貝毫拥淖匀粭l件。經(jīng)過多年的治理和開發(fā)，該地區(qū)干支流處實(shí)施了大量的水利水保工程，其中水庫有六座，其規(guī)模為中小型，有1192座淤地壩，庫容總量達(dá)到了。這些水利工程的建設(shè)使得當(dāng)?shù)氐乃臓顟B(tài)得到了極大的改善。通過整理1954年到2006年期間窟野河的最大洪峰序列，得出洪水的變異點(diǎn)是1979年和1998年，因此推測(cè)這兩個(gè)年份可能是變異點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地的考查和研究，發(fā)現(xiàn)在水利水保措施實(shí)施以后，1979年的洪水量發(fā)生了巨大的變化，其流量減少較為明顯，因此確定了洪水的變異點(diǎn)為1979年。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在1979年后，該地區(qū)曾大量開采煤炭資源，由此確定1998年的洪水變異與過度開采煤炭有一定的關(guān)系。

通過研究和資料分析統(tǒng)計(jì)，窟野河洪水量達(dá)到15mm以上的有141場(chǎng)，這其中在水利水保措施實(shí)施前洪水序列有71場(chǎng)，而影響后的有70場(chǎng)，通過分析聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)數(shù)以及相關(guān)系數(shù)等指標(biāo)可以得出，最大3h面雨量（R3h）、R6h、R12h以及次雨量會(huì)對(duì)洪水的峰值你爺爺次洪量產(chǎn)生較為顯著的影響，分析其為主要的暴雨因子。對(duì)主要暴雨因子序列變異點(diǎn)進(jìn)行診斷分析后得出的結(jié)論是，該流域在1956年產(chǎn)生的洪水變異主要是由于受到了R3h的影響，1963年的洪水變異則主要與次雨量、R12h、R6h有關(guān)。通過對(duì)比變異前后這些指標(biāo)的平均值發(fā)現(xiàn)暴雨因子在變異前后沒有較為顯著的變化，因此可以確定該區(qū)域發(fā)生洪水變異的主要原因是得益于水利水保措施的實(shí)施。通過建立流域暴雨洪水統(tǒng)計(jì)模型對(duì)不同年份的洪水資料按照不同量級(jí)進(jìn)行整理，分析1980年到2006年期間70場(chǎng)洪水，得到結(jié)果顯示在該流域?qū)嵤┧４胧┖罂傮w的洪峰減少明顯，達(dá)到了53%，總體次洪量也有大幅度減少，共降低了47.6%。水利水保措施對(duì)不同量級(jí)的洪水影響作用大小不同，總體來說，對(duì)小洪水的洪峰和洪量影響最大，對(duì)中洪峰所產(chǎn)生的影響作用最小，對(duì)大洪水有適度的影響。

因此，采用NNBR模型研究流域水利水保措施對(duì)洪水的影響有著操作簡便的特點(diǎn)，在分析的過程中，首先確定水利工程對(duì)洪水產(chǎn)生明顯作用的臨界年份，將洪水序列進(jìn)行整理和分析，將洪水分為不受水利水保措施影響和受水利水保措施影響的，以此為依據(jù)分析水利措施對(duì)洪水的影響以及影響程度的思路嚴(yán)謹(jǐn)可行。

4、結(jié)論

將黃河流域窟野河作為具體分析的實(shí)例，研究了水利水保措施對(duì)洪水所產(chǎn)生的影響，研究所采用的NNBR模型有著結(jié)構(gòu)簡單，易于分析得出較準(zhǔn)確結(jié)論的優(yōu)點(diǎn)。在一些流域?qū)嵤┧４胧┠軌驅(qū)Ξ?dāng)?shù)氐谋Ｋ头篮闇p災(zāi)起到一定的積極作用，因此水利水保工程的建設(shè)對(duì)于當(dāng)?shù)氐姆篮楹妥匀画h(huán)境是有利的，應(yīng)當(dāng)加大投入。

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