小型水庫(kù)工程徑流量計(jì)算方法的比較與應(yīng)用

寧博趙 彬

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 合肥 230088淮河水利委員會(huì)治淮工程建設(shè)管理局 蚌埠 233001）

小型水庫(kù)工程徑流量計(jì)算方法的比較與應(yīng)用

寧博趙 彬

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 合肥 230088淮河水利委員會(huì)治淮工程建設(shè)管理局 蚌埠 233001）

水庫(kù)年徑流計(jì)算是確定水庫(kù)規(guī)模大小的一項(xiàng)重要前期工作。小型水庫(kù)工程由于控制集雨面積較小，一般沒有實(shí)測(cè)的水文資料。在與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，采用年降水徑流相關(guān)法，充分利用鄰近地區(qū)的水文資料、該地區(qū)已有的少量資料以及本地區(qū)水庫(kù)工程運(yùn)行的實(shí)際資料綜合分析，合理確定某小型水庫(kù)工程的年徑流計(jì)算成果。

小型水庫(kù)工程徑流量降水徑流關(guān)系

1 引言

水庫(kù)徑流量的計(jì)算是一項(xiàng)很重要的前期工作，它直接關(guān)系到水庫(kù)規(guī)模的大小。小型水庫(kù)工程由于控制集雨面積較小，一般沒有實(shí)測(cè)的水文資料。對(duì)于這種情況，一般可采用以下幾種方法：（1）由降水量資料入手進(jìn)行計(jì)算；（2）水文比擬法，按照缺乏實(shí)測(cè)資料的情況進(jìn)行計(jì)算；（3）等值線圖法，按照缺乏實(shí)測(cè)資料的情況進(jìn)行計(jì)算；（4）年降水徑流相關(guān)法，按照具有短期實(shí)測(cè)資料的情況進(jìn)行計(jì)算。本文采用年降水徑流相關(guān)法，充分利用鄰近地區(qū)的水文資料、本地區(qū)已有的少量資料以及本地區(qū)水庫(kù)工程運(yùn)行的實(shí)際資料，進(jìn)行多方法的徑流量分析計(jì)算，最終合理確定某小型水庫(kù)工程的徑流量。

2 里坳水庫(kù)附近區(qū)域概況

里坳水庫(kù)位于江西省興國(guó)縣高興鎮(zhèn)水口村上游，坐落于平江水系氵歲水下游支流，壩址以上集雨面積0.773km2，河長(zhǎng)1447m，平均坡降75.2‰，擬擴(kuò)建為以灌溉為主，兼顧灌區(qū)農(nóng)村人畜飲水的小（2）型水庫(kù)。周圍地區(qū)可搜集到資料的水文測(cè)站是：興國(guó)、長(zhǎng)竹、六科3個(gè)降水量站和東村、橋下垅2個(gè)水文站。

搜集的降水量、流量等資料部分來(lái)源于經(jīng)江西省水文局（原江西省水文總站）逐年整編、審核的水文年鑒、小河站水文資料；部分來(lái)源于贛州市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（原贛州地區(qū)水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)）編纂的地區(qū)水文特征資料。資料整理過程中發(fā)現(xiàn)：降水量資料具有較長(zhǎng)的連續(xù)系列，大多數(shù)測(cè)站具有23年～37年不等的連續(xù)資料，橋下垅除外（為9年）；流量資料不具有較長(zhǎng)的連續(xù)系列，東村有連續(xù)15年的實(shí)測(cè)資料，橋下垅有9年。此外，興國(guó)、長(zhǎng)竹、東村、橋下垅各測(cè)站均缺少1988～2002年的水文資料，近期連續(xù)系列的年數(shù)較短為9年（2003～2011年）。

3 計(jì)算方法

3.1 方法比較

由降水量資料推求的具體做法是：首先借用鄰近興國(guó)站的連續(xù)長(zhǎng)期降水量資料（1951～1987年）按全年降雨量進(jìn)行排列及頻率計(jì)算；然后根據(jù)不同的設(shè)計(jì)保證率找出對(duì)應(yīng)的典型枯水年；最后利用東村站1967～1981年降水量、流量資料求得相應(yīng)典型代表年的年徑流系數(shù)，由此得到壩址不同保證率的年徑流深。計(jì)算結(jié)果顯示，因興國(guó)站無(wú)同期流量資料，借用的東村站資料與興國(guó)站資料也不同步，所以典型代表年的年徑流系數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確確定，有些甚至無(wú)法求出。由此導(dǎo)致某些設(shè)計(jì)保證率下的年徑流深無(wú)法求出（如75%、80%），有些偏差較大（如95%下的設(shè)計(jì)年徑流深588.2mm，反而高于90%下的設(shè)計(jì)年徑流深560.4mm）。

采用水文比擬法時(shí)可選擇本流域附近的橋下垅水文站作為參證站（因里坳水庫(kù)的集雨面積（0.773km2）與東村站的集雨面積（579km2）差別很大，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏差較大），將其徑流特征值推算至里坳水庫(kù)所在流域。水文比擬法只能得到壩址多年平均徑流深，無(wú)法得到不同設(shè)計(jì)保證率下的年徑流深，所得結(jié)果無(wú)法滿足水庫(kù)設(shè)計(jì)頻率大于50%時(shí)的要求。

等值線圖法是通過查閱多年平均年徑流深等值線圖，年徑流深變差系數(shù)Cv等值線圖，不同頻率年降水量、年徑流深查算曲線來(lái)推求壩址不同設(shè)計(jì)保證率的年徑流深。等值線圖法可以滿足里坳水庫(kù)設(shè)計(jì)頻率大于50%的要求，但設(shè)計(jì)頻率僅限于75%、90%和99%，使用受到一定限制；同時(shí)，其難以反映小流域徑流深變化規(guī)律的固有缺陷，使得在查表估值過程中存在一定的誤差。

降水徑流相關(guān)法借助流域附近東村站或橋下垅站的流量資料，分析其降水徑流關(guān)系后移用至設(shè)計(jì)流域，然后利用設(shè)計(jì)流域的降水量資料推求壩址不同設(shè)計(jì)保證率的年徑流深。初步計(jì)算結(jié)果顯示，因東村站作參證站時(shí)的降水徑流相關(guān)系數(shù)（0.77）小于橋下垅站作參證站時(shí)的相關(guān)系數(shù)（0.84），東村站作參證站時(shí)計(jì)算結(jié)果偏差較大，故參證站選擇橋下垅站較為適宜。

3.2 計(jì)算方案的確定

通過比較各種計(jì)算方法，采用降水徑流相關(guān)法推求壩址不同設(shè)計(jì)保證率的年徑流深，選用橋下垅站作為參證站。首先，利用橋下垅站（1982～1987年，2003～2011年）的實(shí)測(cè)降水量資料和徑流量資料建立橋下垅站年徑流量與年降水量之間的相關(guān)關(guān)系；然后，利用設(shè)計(jì)流域附近長(zhǎng)竹、六科和興國(guó)三個(gè)降水量站1965～1987年的降水量資料，確定里坳水庫(kù)所在流域平均面降水量后，將已經(jīng)建立的降水徑流關(guān)系移用至設(shè)計(jì)流域，由此得到設(shè)計(jì)流域同期的年徑流量；最后，對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行修正，除了考慮到流域降水量的地區(qū)差異，即用設(shè)計(jì)流域平均面降水量和橋下垅站多年降水量平均值之比進(jìn)行修正外，還采用了綜合修正系數(shù)以使徑流計(jì)算成果符合地區(qū)分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果和等值線圖法所得結(jié)果進(jìn)行比較。

4 徑流量計(jì)算

4.1 徑流系列及代表性分析

由上述計(jì)算方案可以推算獲得里坳水庫(kù)壩址1965～1987年共23年的徑流系列。

為了檢驗(yàn)這一系列的代表性，根據(jù)資料條件采用長(zhǎng)短系列對(duì)比的方法，選擇同一氣候區(qū)內(nèi)、下墊面條件相似的興國(guó)站1951～1987年共37年的年降水量系列作為參證變量來(lái)進(jìn)行比較。首先，計(jì)算興國(guó)站長(zhǎng)系列N年（1951～1987年）的統(tǒng)計(jì)參數(shù)：N=37，P37=1499mm，Cv37=0.23；然后，計(jì)算興國(guó)站短系列n年（與里坳壩址同期的1965～1987年系列）的統(tǒng)計(jì)參數(shù)：n=23，P23=1497mm，Cv21=0.23。因兩者的統(tǒng)計(jì)參數(shù)基本一致，認(rèn)為興國(guó)站年降水量的23年短系列在長(zhǎng)系列37年中具有代表性，從而認(rèn)為里坳水庫(kù)壩址23年（1965～1987年）的年徑流深系列也具有代表性。

4.2 計(jì)算成果

取推算得到的里坳水庫(kù)壩址1965～1987年徑流深系列作為壩址徑流深連續(xù)系列，據(jù)此用頻率法計(jì)算，徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)采用P-Ⅲ型曲線適線法確定。里坳水庫(kù)徑流計(jì)算成果見表1。表中結(jié)果顯示，與等值線圖法結(jié)果相比，兩者基本吻合。

表1 壩址不同設(shè)計(jì)保證率年徑流深表

4.3 成果合理性分析

里坳水庫(kù)地處平江流域，運(yùn)用地理類比法將本次分析得到的壩址年徑流統(tǒng)計(jì)分析成果與平江流域內(nèi)的主要水文測(cè)站及工程年徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)照分析，見表2。結(jié)果顯示，里坳水庫(kù)參數(shù)基本符合降水地區(qū)分布及徑流深等值線地區(qū)分布變化規(guī)律，故認(rèn)為里坳水庫(kù)壩址年徑流成果基本合理。

表2 平江流域有關(guān)水文站及工程年徑流成果表

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于沒有實(shí)測(cè)資料的小型水庫(kù)工程，采用年降水徑流相關(guān)法確定其徑流量是可行的，同時(shí)，在最大限度地搜集和使用基本資料方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）宜采用1/1000～1/2000的地形圖量度集雨面積和庫(kù)容；（2）充分利用水庫(kù)附近的水文站和降水量站的實(shí)測(cè)流量和降雨資料；（3）對(duì)搜集到的原始資料應(yīng)確保其真實(shí)可靠，對(duì)水文系列的特征值應(yīng)經(jīng)一定的分析后確定采用值；（4）如果數(shù)據(jù)系列太短，應(yīng)盡可能進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)■

（專欄編輯：顧梅）