丁元芳，孔慶輝，付 鵬，李成振

（1.水利部松遼水利委員會，吉林長春130021；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130061）

洮兒河系嫩江下游右岸較大的支流之一，發(fā)源于大興安嶺阿爾山南麓，自西北向東南流，經(jīng)內(nèi)蒙古、吉林兩省區(qū)至大安縣月亮泡注入嫩江。流域內(nèi)當?shù)禺a(chǎn)流量小，河道徑流損失大。分析徑流沿程損失的原因和途徑，定量分析不同河段徑流損失量，對合理利用流域水資源具有重要意義。

1 計算原理和方法

河道水量沿程損失計算采用水量平衡原理。水量平衡是水文循環(huán)的數(shù)量描述，是質(zhì)量守恒定律在水文循環(huán)中的特定表現(xiàn)形式。水量平衡通常用水量平衡方程式表示。方程式中各收入項、支出項和蓄水變量隨研究的區(qū)域不同而有所不同。

在某時間段，某區(qū)間干流河道存在以下水量平衡：

式中：Q實上為干流河道區(qū)間上游站實測徑流量；Q實下為干流河道區(qū)間下游站實測徑流量；Q區(qū)天為區(qū)間自產(chǎn)天然徑流量；Q外引為斷面區(qū)間各支流和干流河道內(nèi)的外引興利的利用水量；Q蒸為干流河道蒸發(fā)損失；Q滲為河道滲漏損失。其中地下水補給不包括干流兩側(cè)支流的基流（地下水）部分。

2 典型河段的選取

在計算河道徑流損失時所選取的計算斷面的依據(jù)主要包括：

1）河流干流上布設的水文站：基于河流干流上現(xiàn)有的水文站，不僅有斷面的詳細資料，而且在長系列的觀測資料系列，有利于分析徑流的沿程損失變化。在洮兒河干流上的主要水文站有五岔溝、索倫、察爾森、鎮(zhèn)西、洮南和黑帝廟水文站。

2）斷面選取主要集中在中下游：河流流域上游多位于山丘區(qū)，同時也是河流的主要產(chǎn)流和匯流區(qū)域，徑流損失量分散且不易計算；中下游位于平原區(qū)，此段河道比降小，且是河流主要水流區(qū)間，易于開展河道徑流量的補給、徑流和排泄分析。綜合上述依據(jù)，根據(jù)洮兒河流域的地形和河道特征，經(jīng)過分析和選擇最終將洮兒河流域典型斷面區(qū)間選取鎮(zhèn)西-洮南-黑帝廟水文站區(qū)間。

3 徑流損失計算

3.1 建立水量平衡方程

對于鎮(zhèn)西～洮南斷面區(qū)間，洮兒河干流河道存在以下水量平衡：

式中：Q實測鎮(zhèn)西為洮兒河河道鎮(zhèn)西站實測徑流量；Q實測務本為洮兒河支流蛟流河上務本水文站的實測徑流量；Q實測額木太為蛟流河支流額木太河匯入蛟流河的實測徑流量，由于額木太河為季節(jié)性河流，且沒有控制站，缺乏相關的數(shù)據(jù)資料，所以未參與計算；Q區(qū)天為洮兒河鎮(zhèn)西至洮南斷面區(qū)間以及務本水文站至蛟流河口區(qū)間的自產(chǎn)天然徑流量；Q外引為河道徑流損失中各種外引河水造成的徑流損失，不包含引洮工程和白城運河的水量；Q運河為引洮工程從洮兒河的引水量，未收集到相關數(shù)據(jù)，未參與計算；Q蒸為白城運河從洮兒河的引水量；Q滲為干流河道蒸發(fā)損失；為干流河道的滲漏損失。

綜上，洮兒河干流河道鎮(zhèn)西～洮南斷面區(qū)間的水量平衡方程式暫時可以簡化為：

同理，對于洮南～黑帝廟斷面區(qū)間，洮兒河干流河道存在以下水量平衡：

3.2 損失計算

1）控制站徑流量。根據(jù)洮兒河流域兩個斷面建立的水量平衡方程，分別計算相應的數(shù)值，各控制站的多年平均各月實測徑流量如圖1所示。

圖1 各控制站多年平均月徑流量

2）區(qū)間產(chǎn)流量計算。干流河道區(qū)間天然徑流量（Q區(qū)天）應該根據(jù)區(qū)間所有支流實測徑流量加上還原量得到，但是進行還原計算需要大量的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)支持。本次干流河道區(qū)間天然徑流量（Q區(qū)天）的計算采用公式Q區(qū)天=P×r求得，其中P為區(qū)間降水量，r為徑流系數(shù)。經(jīng)計算，求得洮兒河流域典型斷面區(qū)間多年平均各月產(chǎn)流量如表1所示。

表1 洮兒河流域斷面區(qū)間多年平均各月產(chǎn)流量 萬m3

3）計算結(jié)果。根據(jù)水量平衡方程式，利用上面所計算的各項數(shù)值求解典型斷面區(qū)間的河道徑流損失量，即蒸發(fā)損失、滲漏損失和外引損失。洮兒河流域典型斷面區(qū)間多年平均徑流損失如表2所示。

表2 洮兒河流域斷面區(qū)間多年平均徑流損失量 萬m3

4 徑流損失分析

4.1 徑流損失途徑分析

1）蒸發(fā)損失。洮兒河從鎮(zhèn)西水文站到洮南水文站河道彎曲，河谷逐漸開闊，河道水面面積為2.856 km2；蛟流河務本水文站至蛟河流口河道水面面積為0.9 km2；洮南水文站至黑帝廟站洮兒河河道水面面積為0.96 km2。洮兒河流域蒸發(fā)觀測采用直徑20 cm小口徑蒸發(fā)器，按折算系數(shù)0.65換算為大水體蒸發(fā)量，并近似用E601水面蒸發(fā)量代替水面蒸發(fā)量。洮兒河流域選取洮南站的蒸發(fā)量來計算，主要集中在4—6月份。經(jīng)計算，洮兒河流域鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間干流河道多年平均蒸發(fā)量為684萬m3，約占該段區(qū)間干流河道多年平均徑流損失的2%；洮南～黑帝廟區(qū)間干流河道多年平均蒸發(fā)量為175萬m3，約占該段區(qū)間干流河道多年平均徑流損失的1%。

2）外引損失。各種外引水工程也是河道徑流沿程損失的一個重要原因。在洮兒河流域有洮兒河灌區(qū)等，此外，還有用于生活和工業(yè)等目的的提水工程。位于洮兒河流域上的團結(jié)干渠引水口，通過團結(jié)干渠滿足團結(jié)水庫的蓄水要求，設計引水能力為18 m3/s，團結(jié)水庫的總庫容為7600萬m3，興利庫容為3100萬m3，將團結(jié)水庫的興利庫容來做為多年平均引洮兒河水量。洮兒河灌區(qū)通過滿州代取水口引洮兒河河水，2005年引水流量為18.65 m3/s，灌溉面積為1.48萬hm2。洮兒河灌區(qū)退水排放到洮兒河，退水口位于鎮(zhèn)賚縣小黑帝廟。白城地區(qū)的水田渠灌定額約為9000～12000 hm2。以10500 m3/hm2的灌溉定額計算灌溉1.48 hm2，洮兒河灌區(qū)約引水15540萬m3。

因此，團結(jié)干渠引水口和洮兒河灌區(qū)的總引水量約為18640萬m3，再加上其它各種引水，從洮兒河提引水多年平均引水量約為20000萬m3，約占鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間干流河道多年平均徑流損失的48%；再補充完善引洮工程的引水量，外引損失所占比例將更大。

3）滲漏損失。滲漏損失主要源于河道徑流過程中與地下水的相關轉(zhuǎn)化。洮兒河流域所選取的典型斷面位于洮兒河的沖洪積扇區(qū)。該扇形地從鎮(zhèn)西向南東方向呈扇狀撒開，地形由扇頂向扇前傾斜，坡度由大逐漸變?。坏貙訋r性由中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)礫卵石組成（構(gòu)成強透水層）。該段地貌特征使得地下水更易接受地表水的補給。

結(jié)合蒸發(fā)損失和外引損失，洮兒河流域滲漏損失在典型斷面區(qū)間干流河道多年平均徑流損失中占有較大比例。

4.2 徑流損失變化分析

1）多年變化。鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間徑流損失的1956—2009年的多年變化和洮南～黑帝廟區(qū)間徑流損失的1978—2008年的多年變化如圖2所示。由圖2可見，鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間河道徑流損失量較大，年損失量總體上30000～60000萬m3之間，多年平均徑流損失量約為40000萬m3；洮南～黑帝廟區(qū)間徑流河道徑流損失量較鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間較少，多年平均徑流損失量約為20000萬m3，洮兒河流域兩個典型斷面干流河道徑流損失的總體趨勢基本一致。

圖2 洮兒河流域典型斷面歷年徑流損失變化

2）代際變化。鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間在60年代至今的各個年代干流河道徑流損失水量總體相當，約為40億m3，60年代略多。河道徑流損失主要是由于河道滲漏和引提水所引起的。洮南～黑帝廟區(qū)間徑流損失在80年代至今的3個年代干流河道徑流損失水量逐漸減少，從20億m3減少至13億m3，由于鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間徑流損失嚴重，在洮南～黑帝廟區(qū)間徑流量逐漸減少，近幾年出現(xiàn)斷流情況，這也導致洮南～黑帝廟區(qū)間的徑流損失量遠遠小于鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間。

（3）季節(jié)變化。鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間、洮南～黑帝廟區(qū)間河道徑流損失存在著季節(jié)差異。鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間夏、秋季損失量為36886萬m3，占年均損失的88%。洮南～黑帝廟區(qū)間整個區(qū)間平均河道徑流以損失為主，多年平均損失量為19115萬m3，其中夏、秋季損失量為17769萬m3，該區(qū)段外引提水工程較少，徑流損失的主要原因是滲漏損失。特別是近十年來，黑帝廟站基本處于斷流的狀態(tài)，符合實際情況。

5 結(jié)論

1）根據(jù)水量平衡原理，建立起區(qū)間道水量平衡關系，得到河道徑流水量的補損計算一般方程，即，利用該方程可以間接計算河道水量的損失。

2）利用河道水量補損方程，計算分析鎮(zhèn)西～洮南區(qū)間河道徑流損失量較大，年損失量總體上在30000～60000萬m3之間，多年平均徑流損失量約為40000萬m3；洮南～黑帝廟區(qū)間徑流河道徑流損失量不大，多年平均徑流損失量約為20000萬m3，除1986年、1988—1991年總補給量高于各種損失量外，其余年份損失量總體相當。從季節(jié)變化看量，洮兒河流域夏、秋季損失量占全年損失量的絕大部分。

3）多年來洮兒河流域河道水面凈蒸發(fā)量變化不大，說明流域區(qū)間滲漏和外引水是河道徑流水量損失的主要原因。

4）在進行水量平衡計算時，一方面由于部分實測徑流系列較短，另一方面產(chǎn)流機理的復雜性，區(qū)間產(chǎn)流量的計算不可避免存在誤差，計算結(jié)果對于河道徑流損失的定性分析具有一定的代表性。此外，還要進一步加強滲漏損失等方面的研究，以定量掌握洮兒河流域的水量轉(zhuǎn)化規(guī)律。

［1］李春暉，楊志峰.黃河干流河道水量自然補損分析［J］.地理學報，2003，58（4）：527-533.

［2］廉茂慶,苑潤保,陳曉霞.洮兒河流域水資源開發(fā)利用的探討［J］.東北水利水電，2008（12）：7-8.

［3］王開湘.疏勒河昌馬峽出口—昌馬大壩間河道徑流損失量論證［J］.地下水，2001（3）：159-161.