水文比擬法在風(fēng)河流域來(lái)水量分析中的應(yīng)用

李 紅，李 磊，于新好

（青島市水文局，山東 青島 266000）

風(fēng)河又稱王戈莊河，位于膠南市中部，發(fā)源于膠南市西北部的七寶山、鐵镢山、黃山等山脈，該河在寶山、鐵山境內(nèi)由北向南流，至孟家莊附近折向東南，下游穿越膠南城區(qū)于膠南經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)大港口入海，全長(zhǎng)31.8km，流域面積315.5km2。風(fēng)河流域?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)氣候，流域內(nèi)降雨量較豐沛，多年平均年降水量741.7mm。降水量年際、年內(nèi)變化較大，每年的降水多集中在汛期6~9月。流域內(nèi)上、中游為山區(qū)丘陵地帶，約占全流域的70%，下游為平原地帶，約占總面積的30%。1999年，風(fēng)河下游治理，將孟家莊以東河道人工取直并砌石護(hù)坡，于華青橋下游建橡膠壩1座，風(fēng)河流域有中型水庫(kù)1座，?。?）型水庫(kù)5座，總控制面積75.0km2，總庫(kù)容6106.5萬(wàn)m3；橡膠壩4座、攔河砌石堰12道，迷宮堰1道，總庫(kù)容190.05 萬(wàn) m3。

1 風(fēng)河流域來(lái)水量

1.1 資料來(lái)源

風(fēng)河流域內(nèi)有膠南水文站和尚莊、梁家莊、河北趙家、東南崖等雨量站，其中膠南水文站位于風(fēng)河下游，距入?？?.5km，控制流域面積242km2，具有較長(zhǎng)資料系列。風(fēng)河流域訓(xùn)練基地位于黃島區(qū)風(fēng)河入海口河段水域，即膠南水文站下游大哨頭橡膠壩至濱海大道段，故本次河段來(lái)水量計(jì)算依據(jù)膠南站1978—2014年觀測(cè)資料，按照水文年采用水文比擬法[1]進(jìn)行計(jì)算。

1.2 系列代表性論證

采用水量平衡方程進(jìn)行還原計(jì)算，方程如下：W天然=W實(shí)測(cè)+W農(nóng)業(yè)+W工業(yè)+W庫(kù)蓄±W引水±W分洪（1）

式中：W天然為還原后的天然徑流量，萬(wàn)m3；W實(shí)測(cè)為實(shí)測(cè)徑流量，萬(wàn)m3；W農(nóng)業(yè)為農(nóng)業(yè)灌溉凈耗水量，萬(wàn)m3；W工業(yè)為工業(yè)和生活凈耗水量，萬(wàn)m3；W庫(kù)蓄為上游中小型水庫(kù)蓄水變量，萬(wàn)m3；W引水為斷面以上引入、引出流域的水量，萬(wàn)m3；W分洪為斷面以上流域內(nèi)的河道分洪漫灘水量，萬(wàn)m3。

按水量平衡原理，分別計(jì)算各項(xiàng)內(nèi)容還原值[2]，可求得膠南站歷年逐月天然徑流量還原值，如圖1示。

圖1 膠南站天然徑流年際變化折線圖

由圖1可知：膠南站天然徑流成果年際變化較大，最大年來(lái)水量為8623萬(wàn)m3，最小年來(lái)水量為465萬(wàn)m3，來(lái)水情況呈周期變化。系列中包含有20世紀(jì)80年代中期、90年代初、90年代末初和2006—2008年的豐水期，20世紀(jì)80年代初及80年代末90年代中期以及2000年初的枯水期，豐枯代表性較好。因此，膠南站天然徑流量計(jì)算中采用資料代表性較好。

1.3 來(lái)水量計(jì)算

本訓(xùn)練賽道位于風(fēng)河下游—濱海公路上游2.3km范圍內(nèi)，其匯水流域面積315.5km2。計(jì)算設(shè)計(jì)方案賽道天然徑流量，采用皮爾遜III型曲線適線[3]，取 Cs=2.0Cv。

經(jīng)計(jì)算，頻率為25%、50%、75%和95%情況下的年來(lái)水量分別為5390萬(wàn)m3、3429萬(wàn)m3、2000 萬(wàn)m3和 735 萬(wàn) m3。

為保證訓(xùn)練基地用水，典型年選取以年來(lái)水量接近于設(shè)計(jì)年徑流的幾個(gè)年份作為典型年，分析河道來(lái)水情況。來(lái)水量情況見(jiàn)表1。

本訓(xùn)練場(chǎng)地設(shè)計(jì)賽道需水量約160萬(wàn)m3，由表1可以看出：賽道25%、50%、75%和95%保證率下年來(lái)水總量均能夠滿足賽道來(lái)水需求，但25%~50%保證率下河道來(lái)水年內(nèi)分布不均勻，主要集中在夏季7~8月，對(duì)本訓(xùn)練場(chǎng)地運(yùn)行很不利；75%保證率下年來(lái)水總量能夠滿足賽道需水量，且年內(nèi)分布也可以滿足賽道要求，而95%保證率下來(lái)水出現(xiàn)個(gè)別月份斷流現(xiàn)象，對(duì)場(chǎng)地用水依然不利。

表1 典型年來(lái)水徑流月分配成果表 萬(wàn)m3

2 蓄水及降雨分析

2.1 河道蓄水能力調(diào)算

本訓(xùn)練場(chǎng)地位于風(fēng)河大哨頭橡膠壩下游至濱海公路橋上游區(qū)間段，計(jì)劃在濱海公路橋上游建攔河閘1座，用于攔蓄河道來(lái)水、控制潮水上溯。區(qū)域上游包括1座中型水庫(kù)、5座小（1）型水庫(kù)、4座橡膠壩、12道砌石堰和1道迷宮堰，總庫(kù)容6296.55萬(wàn)m3。風(fēng)河建有4座自來(lái)水廠，負(fù)責(zé)向黃島城區(qū)供水，設(shè)計(jì)總?cè)∷?萬(wàn)m3/d。

本次調(diào)節(jié)計(jì)算中，水面蒸發(fā)量根據(jù)公式：

式中：Wv為水面蒸發(fā)量，萬(wàn)m3；A為水面面積，km2，取 3.618km2；Ev 為水面蒸發(fā)量（采用南村站典型年蒸發(fā)數(shù)據(jù)），mm。

由于該地區(qū)地下水位較高，地下水與地表水相互之間能夠進(jìn)行很好的補(bǔ)給，因此本次調(diào)節(jié)計(jì)算不再考慮滲漏量及地下水補(bǔ)給量。75%典型年調(diào)節(jié)計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表275 %典型年調(diào)算成果表 萬(wàn)m3

由表2可知，75%典型年蓄水量滿足要求。同理可得其他三種典型年調(diào)算結(jié)果。經(jīng)計(jì)算，豐水年和平水年由于年內(nèi)降水較集中，因此個(gè)別非汛期月份水量得不到滿足，如若遇到年內(nèi)降水較均勻的年份，年內(nèi)基本能夠滿足本訓(xùn)練場(chǎng)地用水，而特枯年份河道全年來(lái)水量均減少，來(lái)水無(wú)法滿足訓(xùn)練用水需求。

2.2 降雨量分析

根據(jù)《青島市水資源公報(bào)》，黃島區(qū)2005—2014年降水量情況見(jiàn)圖2。

圖2 黃島區(qū)2005—2014年降水量折線圖

《青島市水資源調(diào)查評(píng)價(jià)》（2014年2月）對(duì)青島市各市（區(qū)）1956—2010年降水量進(jìn)行了計(jì)算分析，其中黃島區(qū)計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 黃島區(qū)不同保證率年降水量成果表 mm

由表3可知，黃島區(qū)近10年降水量多介于500~1000mm，其中2005年、2007年和2008年年降水量均大于724mm，屬于偏豐年；2006年、2009年、2011年、2013年和2014年降水量均小于724mm，屬于偏枯年，2010年和2012年降水量接近724mm，屬于平水年。根據(jù)黃島區(qū)近10年來(lái)降水量變化折線圖發(fā)現(xiàn)，2010年之前降水量年變化較大，2010年之后降水量變化較小，但總體呈下降趨勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析，本訓(xùn)練場(chǎng)所在地區(qū)近10年降水豐枯交替變化，尚未出現(xiàn)特豐和特枯年份，但考慮近年來(lái)氣候變化較明顯，不排除出現(xiàn)特豐和特枯年降水的可能。場(chǎng)地選址膠南風(fēng)河入?？谔帲饔騼?nèi)現(xiàn)有中型水庫(kù)1座，小（1）型水庫(kù)5座，總控制面積78.0km2，這些工程增加了河道徑流調(diào)蓄能力，為本訓(xùn)練場(chǎng)地用水提供保證。綜上所述，該地區(qū)的降雨和河道蓄水能力能夠滿足該訓(xùn)練場(chǎng)地對(duì)于用水量的需求。