肯尼亞Karimenu II水庫徑流分析計算

儲 唯

(上海市政工程設(shè)計研究總院集團第六設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概況

肯尼亞KarimenuⅡ水庫供水項目位于肯尼亞中部加通都地區(qū)的克里克鎮(zhèn)，距首都內(nèi)羅畢約75km，Karimenu河源于阿伯德爾山脈，發(fā)源地為茂密的原始森林，是肯尼亞最主要河流塔納河流域上游的一條支流，水庫壩址以上控制流域面積105km2，大壩洪水標準采用100年一遇洪水設(shè)計，PMF洪水校核，水庫總庫容2654萬m3，是一座中型水庫水源工程。

2 氣象

內(nèi)羅畢氣候特點是雙峰雨季，大雨季是3～5月，小雨季是10～12月。Karimenu河位于肯尼亞濕潤與半濕潤區(qū)，河道上游發(fā)源于濕潤區(qū)，中游為半濕潤區(qū)，下游屬半濕潤半干旱區(qū)。

根據(jù)KIMAKIA氣象站和THIKA氣象站統(tǒng)計資料，上游多年平均降水量為1945.0mm，下游為946.9mm；上游多年平均蒸發(fā)量為1215.0mm，下游為1665.7mm；上游全年平均氣溫在14～18℃，下游為18～22℃。內(nèi)羅畢距海洋約450km，因此沒有沿海濕熱氣候，凌晨空氣濕度接近飽和，2、3月晴朗天氣的中午濕度往往跌落至50%甚至10%。

3 水文測站情況

Karimenu河干流設(shè)有兩座水文站，編號分別為4CA19、4CA23，其中4CA19站位于從Gakoe Rural Market Centre到Mahara Rural Market Centre公路跨Karimenu河的公路橋附近，在森林邊緣下游約1.0km，控制流域面積75km2，建于1960年7月，1982年12月以后被廢棄，1997～2006年又重新起用，但2003～2005年缺測較多；4CA23站位于Karimenu河河口上游，控制流域面積140km2，建于1970年11月，1994～2005年8月數(shù)據(jù)缺測較多，詳見表1。

表1 Karimenu河干流水文站實測流量系列

4 徑流分析計算

根據(jù)調(diào)查，水文站4CA19、4CA23測站上游流域未建大型引、蓄水工程，分洪滯洪工程等，對比兩站年、月平均徑流，如圖1、圖2、3所示，可見兩站同步觀測期內(nèi)年際變化趨勢基本一致，徑流系列年內(nèi)分配情況基本一致。KarimenuⅡ水庫壩址大致位于兩站中間，氣候條件與下墊面情況基本一致，因此水庫壩址徑流計算可利用上、下游測站實測徑流采用水文比擬法按面積比推求。

4.1 水庫壩址徑流計算

由于4CA19、4CA23兩站的實測系列均不連續(xù)，存在不同程度的缺測現(xiàn)象，因此需對兩測站的實測系列進行插補，本次通過建立兩站同步觀測系列(1971～1982年)年徑流相關(guān)關(guān)系，對缺測年份的年徑流互為插補，并以參證站月分配比例分配月徑流，而1994年以后兩站實測系列均不完整，難以插補完全，故不予采用，由此得到4CA19、4CA23站自1960年7月～1993年10月跨34年共400個月的徑流系列，多年平均徑流分別為1.088m3/s、1.673m3/s，多年平均徑流深分別為457mm、337mm，區(qū)間多年平均徑流深284mm，對比壩址上、下游多年平均徑流量及降水量，說明Karimenu河流域范圍內(nèi)降水與徑流深從上游往下游總體呈遞減趨勢，因此壩址年徑流計算考慮采用上游4CA19站年徑流疊加與壩址區(qū)間30km2的徑流，壩址區(qū)間徑流由上、下游站之間(65km2)徑流按面積比計算，經(jīng)計算，壩址處多年平均徑流深為408mm，多年平均徑流為1.358m3/s。

圖1 水文站4CA19、4CA23站年平均徑流年際變化趨勢圖

圖2 水文站4CA19、4CA23站實測徑流系列多年平均月徑流

圖3 水文站4CA19、4CA23站同步觀測系列年徑流相關(guān)關(guān)系

4.2 壩址徑流系列代表性分析

將水庫壩址的年徑流完整年系列32年(1961～1992年)從1992年向前累積平均，如圖4所示，當系列年大于25年后，累積平均值相對32年系列平均值的相對誤差在5%以內(nèi)，說明25年以上徑流系列的多年平均值趨于穩(wěn)定且具有一定的代表性，水庫壩址的徑流系列有較好的代表性。通過水庫壩址完整年1961～1992年共32年年徑流系列計算徑流系列模比系數(shù)∑(Ki-1)，點繪年徑流量模比系數(shù)差積曲線，如圖5所示?？梢钥闯?，1961～1968年大趨勢為上升期，但期間存在多個小的上升期和下降期，1968～1976年為下降期，1976～1983年為上升期，1983～1987年大趨勢為下降期，1988～1990年為上升期，1990～1992年為下降期。因此，在1961～1992年的徑流系列內(nèi)包含了多個上升期和下降期，說明該徑流系列過程包含了豐、平、枯水年，具有較好的代表性，且呈豐枯交替的周期性變化。

圖4 壩址徑流累積年(1961～1992年)長短系列平均相對差示意圖

圖5 水庫壩址年徑流量模比系數(shù)差積曲線

4.3 壩址徑流合理性分析

根據(jù)1986年《The Long Term Development Plan》繪制的內(nèi)羅畢第三供水工程區(qū)域內(nèi)的徑流深等值線圖，如圖6所示。壩址以上匯水范圍采用面積加權(quán)法計算多年平均徑流深約440mm，多年平均徑流約1.465m3/s。本次計算水庫壩址以上多年平均徑流深為408mm，多年平均徑流為1.358m3/s，較等值線圖計算成果略小了7.88%，在工程中更偏安全，徑流計算成果符合地區(qū)分布規(guī)律，年徑流成果基本合理。

圖6 工程所在區(qū)域年平均徑流等值線圖(單位：mm)

5 結(jié)語

文章通過對水庫壩址上、下游水文站實測徑流系列建立相關(guān)關(guān)系互為插補，得到上、下游站整32年連續(xù)的徑流系列，分析流域內(nèi)徑流特性，采用上游站徑流疊加區(qū)間徑流的方法計算水庫壩址徑流，徑流系列具有一定的代表性和合理性，為水庫的徑流調(diào)節(jié)計算提供依據(jù)，也為類似河流徑流計算提供參考。

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