白忠奎

（渭南市石堡川水庫(kù)灌溉管理局 陜西 澄城 715200）

隨著水資源的日益短缺，充分利用河流水資源顯得尤為重要。而合理配置和最大限度開(kāi)發(fā)利用該流域水資源的關(guān)鍵問(wèn)題就是掌握其徑流規(guī)律和基礎(chǔ)數(shù)值。本文在對(duì)石堡川河流域基本狀況進(jìn)行客觀分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)水文比擬法和徑流系數(shù)法計(jì)算該河多年平均徑流量和徑流深，并對(duì)其徑流值從產(chǎn)匯流規(guī)律、降水的變差系數(shù)和地區(qū)分布規(guī)律等方面對(duì)其計(jì)算成果合理性進(jìn)行分析，使之計(jì)算數(shù)值為最佳開(kāi)發(fā)利用該河流水資源提供借鑒。

1 概況

石堡川河系北洛河左岸的一級(jí)支流，流域面積950.3 km2，河流全長(zhǎng)79.3km，水庫(kù)位于洛川縣石頭鄉(xiāng)盤曲河村東500m處,壩址以上控制面積820 km2，占全流域的86.3%，河道長(zhǎng)62.1km，占河道總長(zhǎng)的78.1%，該流域?qū)俸疁貛Т箨懶愿稍餁夂騾^(qū)，常年多風(fēng)，年日照時(shí)數(shù)2547h，無(wú)霜期202d，平均氣溫12.3℃，絕對(duì)最高氣溫39.4℃，絕對(duì)最低氣溫-16.7℃，多年平均降雨量549.2mm，最大蒸發(fā)量為1367mm，最小蒸發(fā)量為929mm。多年平均蒸發(fā)量為1192mm，該流域平均降水量575mm，6月～8月的降水量占年降水量的77.2%，徑流補(bǔ)給來(lái)源決定了石堡川河的水文情勢(shì)和變化規(guī)律，而石堡川河徑流主要是由該流域降水匯流形成，其水情隨降水的時(shí)空分布不同而改變。汛期河流來(lái)水量主要是靠降水補(bǔ)給，枯水期河流來(lái)水量主要靠地下水補(bǔ)給，故徑流的年內(nèi)分配不均勻，年際變化很大。由于該流域水量比較集中,匯流成石堡川河，故石堡川水庫(kù)建于此河之上，研究石堡川河徑流量對(duì)石堡川水庫(kù)利用水資源并進(jìn)行合理調(diào)配以及防汛保安工作有著重要的指導(dǎo)作用。

2 參證站的選擇

計(jì)算年徑流量時(shí)由于地形、下墊面以及植被的差異，會(huì)造成不同的匯流結(jié)果，所以計(jì)算河流徑流量要根據(jù)河流的現(xiàn)狀選擇其計(jì)算方式。鑒于石堡川水庫(kù)以上流域水文資料短缺，所以計(jì)算該河流徑流量應(yīng)采取水文比擬法和徑流系數(shù)法。由于該流域主要由塬區(qū)和山區(qū)組成，其徑流變化受氣候和下墊面植被等諸多因素影響，故石堡川水庫(kù)的年徑流量采用塬區(qū)和山區(qū)分別計(jì)算后疊加。石堡川河流域三岔河口以上為黃土區(qū)，森林茂密，占該流域3/4，下墊面及氣候條件與鄰近的涺水河相似，而薜峰水庫(kù)建立于涺水河，所以石堡川河山區(qū)徑流量計(jì)算選擇涺水河薜峰水庫(kù)為參證站，薜峰水庫(kù)集水面積為529 km2。該流域三岔河至石堡川壩址間屬于黃土塬區(qū)，溝壑與丘陵交錯(cuò)，植被較差，下墊面及氣候條件與鄰近的仕望川河流域較相似。仕望川河建有大村水文站，故石堡川河塬區(qū)流量計(jì)算選擇仕望川河大村水文站為參證站,大村水文站集水面積為2141km2。按《水利水電工程水文計(jì)算規(guī)范》，石堡川水庫(kù)年徑流采用面積比擬法，山區(qū)和塬區(qū)的參證站按面雨量修正后進(jìn)行疊加，可計(jì)算出石堡川水庫(kù)壩址的年徑流量。

表1 石堡川流域頻率曲線參數(shù)和計(jì)算成果

表2 石堡川水庫(kù)與兩參證站各項(xiàng)數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

3 年徑流計(jì)算方法

3.1 水文比擬法

通過(guò)該流域徑流系列代表分析，輔之以水文比擬進(jìn)行徑流均值計(jì)算。此次石堡川水庫(kù)壩址年徑流量系列計(jì)算為39年，即從1960年至1998年。根據(jù)《渭南地區(qū)水文手冊(cè)》相關(guān)資料，查詢石堡川河、沁水河和仕望川河相關(guān)數(shù)據(jù)，因其徑流資料與石堡川河徑流資料是在同一條件下產(chǎn)生的，具有一致性，類比到石堡川水庫(kù)同樣也具有一致性。同時(shí)1960年～1998年39年徑流系列對(duì)總體而言，只能屬于一個(gè)容量有限的樣本，要分析其代表性，也只能從徑流資料系列的豐、枯水交替變化以及系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的情況，來(lái)說(shuō)明樣本系列的分布是否能夠代表總體規(guī)律。通過(guò)《渭南地區(qū)水文手冊(cè)》查詢，石堡川河流域與相鄰或相近的參證站豐枯年基本相似，石堡川河1962年～1964年、1975年～1988年為兩個(gè)豐水段，1966年～1974年、1989年～1997年為兩個(gè)枯水段。在39年系列中，有特豐水年1964年、1988年，其年徑流量分別為 20869 萬(wàn) m3、19910 萬(wàn) m3，約為多年平均徑流的3倍多；特枯年為1995年、1997年，年徑流量為2008萬(wàn)m3和839萬(wàn)m3，為平均徑流量的1/3和1/10倍；平水年有1968年、1971年，年徑流量分別為6350萬(wàn)m3、6308萬(wàn)m3。同時(shí)也可以看出：均值及Cv隨系列增長(zhǎng)趨于穩(wěn)定，均值穩(wěn)定在6400萬(wàn)m3左右，Cv穩(wěn)定在0.9左右，以上表明石堡川水庫(kù)年徑流量系列具有一定的代表性。在此分析的基礎(chǔ)上，查《渭南地區(qū)水文手冊(cè)》對(duì)石堡川水庫(kù)壩址1960年～1998年39年徑流量系列進(jìn)行頻率計(jì)算，其流域年徑流均值為6391萬(wàn)m3，Cv為0.85，通過(guò)采用PⅢ型曲線適線的方法，適線后均值為6400 萬(wàn) m3，Cv=0.90，Cs=2.5Cv。該流域頻率曲線和計(jì)算成果見(jiàn)表1。

3.2 徑流系數(shù)法

通過(guò)查圖法查詢?cè)摿饔蚪涤炅客扑銖搅飨禂?shù)，通過(guò)徑流系數(shù)法計(jì)算石堡川河流域年徑流量均值。目前石堡川水庫(kù)壩址以上流域只有黃龍氣象站觀測(cè)降水,黃龍氣象站位于石堡川水庫(kù)壩址以上流域中心,降水資料系列長(zhǎng),基本能夠反映出設(shè)計(jì)流域的降水變化規(guī)律。此次計(jì)算石堡川水庫(kù)壩址以上流域年徑流均值由山區(qū)和塬區(qū)疊加，該流域山區(qū)面雨量采用黃龍氣象站的點(diǎn)雨量代替。經(jīng)計(jì)算，多年平均面雨量為575mm，塬區(qū)面雨量計(jì)算采用石堡川河下游北塬雨量站點(diǎn)雨量與黃龍氣象站點(diǎn)雨量算術(shù)平均，其值為554.9mm，該流域雨量為570 mm。通過(guò)《渭南地區(qū)水文手冊(cè)》查詢，參證站仕望川大村站以上流域雨量為575.5 mm,涺水河薛峰水庫(kù)以上流域雨量為652.5mm,故石堡川河年雨量計(jì)算數(shù)值570 mm具有一定的科學(xué)依據(jù)。查《渭南地區(qū)水文手冊(cè)》多年平均徑流系數(shù)等值線圖可知∶石堡川水庫(kù)壩址以上徑流系數(shù)為0.15，流域面雨量為570mm。根據(jù)公式W=0.1aFP,其中W為多年平均徑流量萬(wàn)m3，a為徑流系數(shù)，F(xiàn)為集水面積km2，P為面平均雨量mm，計(jì)算得石堡川水庫(kù)壩址處多年平均徑流量為7010萬(wàn)m3。

4 年徑流量計(jì)算成果比較

兩種方法計(jì)算石堡川河流域年徑流量結(jié)果比較接近，多年平均徑流量相差9.5%。由于年徑流量變化不僅受下墊面、植被影響，受氣候因素制約，采用徑流系數(shù)法計(jì)算年徑流量，只是從面上徑流的變化規(guī)律分析估算石堡川水庫(kù)壩址的年徑流量，而水文比擬法推求設(shè)計(jì)流域年徑流量按不同下墊面產(chǎn)匯流特性逐年分析，然后疊加，更符合流域?qū)嶋H情況。因此，石堡川壩址以上流域徑流量計(jì)算采用水文比擬法計(jì)算比較合理，所以石堡川河流域年平均徑流量為6400萬(wàn)m3，徑流深為78mm。

5 成果合理性分析

5.1 徑流量的均值從成因上是合理的

石堡川河流域特定的地形及植被條件限定了年徑流分析計(jì)算方法。本次計(jì)算充分考慮了流域的特殊性，從產(chǎn)匯流的角度進(jìn)行綜合分析，確定與之相近或相鄰的參證站，其選擇比較合理。通過(guò)分山區(qū)和塬區(qū)分別計(jì)算，計(jì)算結(jié)果予以疊加，符合產(chǎn)匯流規(guī)律，故徑流量的均值從成因的角度上是合理的。

5.2 徑流量與本流域降水基本協(xié)調(diào)

石堡川的徑流是由降雨產(chǎn)生的，其大小受小墊面植被等綜合因素影響。從黃龍氣象站降水量變化來(lái)看，多年平均降水量為575mm，年最大降水量為831.2mm，為多年平均值的1.4倍，年最小降水量為337 mm，為多年平均值的0.6倍，最大降水量為最小降水量的2.5倍。石堡川水庫(kù)多年平均徑流深為78mm，年徑流量最大為22173萬(wàn)m3，是多年平均值的5.3倍，年徑流量最小為909萬(wàn)m3，是多年平均值的0.14倍，最大年徑流量為最小年徑流量的24.4倍。從以上數(shù)據(jù)可以看出：石堡川水庫(kù)壩址以上流域降水量大于徑流深，而年降水的變差系數(shù)則小于年徑流量的變差系數(shù)，故徑流量與本流域降水量基本協(xié)調(diào)。

5.3 徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)符合地區(qū)分布規(guī)律

石堡川水庫(kù)壩址以上流域既有植被良好的山區(qū)，又有植被較差的塬區(qū)，故其徑流深及Cv值應(yīng)介于山區(qū)與塬區(qū)之間。計(jì)算結(jié)果表明：石堡川水庫(kù)壩址的年徑流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)符合地區(qū)分布規(guī)律。

6 結(jié)論

由于石堡川河流域資料不全，故此次計(jì)算中采取水文比擬法和徑流系數(shù)兩種方法，同時(shí)對(duì)石堡川河流的徑流成因、流域降水和徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。分析表明，此次石堡川水庫(kù)壩址以上流域年徑流量計(jì)算成果較為合理，可以為該流域水資源合理利用和防汛保安工作提供借鑒。陜西水利