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        東遼河泉太水文站枯警水位確定分析

        2012-06-30 05:06:40徐殿玉賀路博
        東北水利水電 2012年10期
        關(guān)鍵詞:遼河水文站用水

        徐殿玉,徐 紅,賀路博

        (吉林省水文水資源局遼源分局,吉林 遼源 136200)

        1 概況

        泉太水文站位于吉林省遼源市東遼縣泉太鎮(zhèn),是遼河流域東遼河干流重要控制站。該站建于1960年6月,1966年下遷4 km更名河清水文站,1992年遷回泉太鎮(zhèn),流域面積1774 km2,控制河長(zhǎng)82.9 km,測(cè)驗(yàn)河段坡度0.148%,順直長(zhǎng)約350 m,有河堤控制,河床為礫石。該站所在區(qū)域?yàn)榇箨懠撅L(fēng)氣候區(qū)的低山丘陵,年平均氣溫5.2℃,極端最高氣溫為36℃,無(wú)霜期為100~150 d,春凍在4月下旬結(jié)束,秋霜多發(fā)生在9月下旬,11月至次年3月為封凍期。該區(qū)域河谷切割較深,植被條件一般,森林覆蓋率為40%,河流比降較大,流速較快,河水陡漲陡落。

        近年來(lái),受全球氣候變化等因素的影響,極端天氣頻繁出現(xiàn),干旱災(zāi)害發(fā)生頻次及影響范圍有逐步加重?cái)U(kuò)大之態(tài)勢(shì)。泉太站年降水量的70%集中在夏季,春季只占15%,易發(fā)生春旱。從多年旱澇分布資料和1960—2011年降水量距平累計(jì)曲線分析得出,遼源市旱澇周期約為16年,但近年夏季干旱頻繁出現(xiàn),2000年及2002年6—7月,雖然已經(jīng)進(jìn)入汛期,但泉太水文站河道流量小于1 m3/s天數(shù)累計(jì)分別達(dá)50 d和38 d,其中最小日平均流量分別為0.016 m3/s和0.006 m3/s,接近斷流。該站用水需求主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水,水位持續(xù)偏低,流量持續(xù)減少將對(duì)該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和河道生態(tài)造成影響和破壞。所以,有必要對(duì)泉太水文站枯警因素進(jìn)行綜合分析,確定合理的枯警水位,為抗旱應(yīng)急提供指標(biāo)和依據(jù)。

        2 枯警水位的確定

        1)指標(biāo)類型選擇。泉太水文站至上游遼源水文站區(qū)間無(wú)大的支流匯入,其水位的高低能夠反映小梨樹河與東遼河交匯區(qū)間河道補(bǔ)給能力。根據(jù)泉太水文站實(shí)際情況,其水位較之流量數(shù)據(jù)更能明確反映河道干枯情況,所以確定泉太站枯警指標(biāo)為水位。

        2)確定原則。依據(jù)用水類型及方式,選擇城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)等用水需求作為主要分析因子,來(lái)確定枯警水位數(shù)值。并取城鄉(xiāng)取水口高程或河段需水流量對(duì)應(yīng)水位等因子的最高值,同時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高一定幅度的超高。

        3)用水調(diào)查。根據(jù)吉林省水文水資源局遼源分局調(diào)研,東遼河泉太段具有農(nóng)業(yè)灌溉取水和生態(tài)用水需求。農(nóng)村居民飲水和林牧漁業(yè)生產(chǎn)用水主要來(lái)源于地下潛水,農(nóng)業(yè)灌溉在河道進(jìn)行部分取水。農(nóng)業(yè)灌溉取水主要發(fā)生在每年5—8月,9月以后不再考慮農(nóng)田需水量,僅需適當(dāng)預(yù)留一定量的其它作物用水。泉太段河道在每年的11月至次年3月封凍,河道生態(tài)用水僅需考慮4—10月數(shù)值。

        4)計(jì)算方法。農(nóng)業(yè)灌溉總用水量采用灌溉用水定額與有效灌溉面積的乘積,公式為

        式中:Wn——農(nóng)業(yè)灌溉用水總量,m3;Nm——灌溉用水定額,m3/hm2;A——有效灌溉面積,萬(wàn)hm2。

        農(nóng)業(yè)灌溉流量為總用水量與灌溉時(shí)間的比值,公式為

        式中:Qng——農(nóng)業(yè)灌溉流量,m3/s;Wn——總用水量,m3;t——時(shí)間,s。

        5)因子分析

        a)農(nóng)業(yè)灌溉用水。統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水情況得出,東遼河泉太段內(nèi)白泉鎮(zhèn)、泉太鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)灌溉取水單位共11個(gè)村,總有效灌溉面積為0.0362萬(wàn) hm2,取用水定額 Nm為 9000 m3/hm2,由式(1)計(jì)算得總用水量為325.7459萬(wàn)m3,由式(2)得日平均灌溉流量為0.307 m3/s。

        b)生態(tài)環(huán)境用水。河道生態(tài)用水主要功能是維系和保護(hù)河流的最基本環(huán)境生態(tài)功能不受破壞,保持河段水體一定的稀釋能力和自凈能力。使用統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)1960—2011年51年的年徑流量系列進(jìn)行頻率計(jì)算,年徑流量統(tǒng)計(jì)系列見圖1。按P=90%,選取 1965,2003,2000,2002,1982 年共 5 個(gè)干旱年份進(jìn)行計(jì)算,得出7 d最小流量對(duì)應(yīng)水位數(shù)據(jù),見表1。選取最大平均流量0.123 m3/s作為河段維持生態(tài)用水的流量。

        圖1 泉太站年徑流量統(tǒng)計(jì)柱狀圖

        6)計(jì)算成果??紤]該河段取水主要為農(nóng)業(yè)灌溉用水和生態(tài)環(huán)境用水,取兩者流量之和,即Q=0.430 m3/s,對(duì)應(yīng)水位值為229.25 m。考慮其他作物用水及一定超高,初步確定東遼河泉太斷面枯警水位取229.35 m。

        表1 泉太水文站連續(xù)7 d最小流量對(duì)應(yīng)水位表

        7)合理性分析。泉太水文站多年平均降水量為640.6 mm,枯水年(P=75%)降水量為550 mm,分析得出1956年以來(lái)泉太段枯水期為1959—1963 年、1988—1992 年、1995—2003 年[1]。受降雨影響,自1961年以來(lái),泉太站共有9個(gè)年份出現(xiàn)低于229.37 m的低水位,占總年份的17.6%,其中2000年以后有3年,重現(xiàn)期約4年,與2000年后旱情發(fā)生頻次基本一致。

        泉太水文站上游有楊木水庫(kù)、金滿水庫(kù)、椅山水庫(kù)、白泉水庫(kù)共計(jì)1座大型水庫(kù)和3座中型水庫(kù),總庫(kù)容1.576×108萬(wàn)m3,蓄水可補(bǔ)充河道。如上述水庫(kù)確定了旱限水位(流量)時(shí),受水庫(kù)調(diào)度影響,泉太水文站枯警水位應(yīng)做相應(yīng)調(diào)整。

        3 結(jié)語(yǔ)

        近年來(lái),我國(guó)干旱災(zāi)害頻次增加、范圍擴(kuò)大、損失加重,給群眾生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。枯警水位作為確定江河干旱等級(jí)的重要指標(biāo),同時(shí)也是干旱預(yù)警的重要依據(jù)。泉太水文站是東遼河重點(diǎn)大型水庫(kù)二龍山水庫(kù)上游最后一個(gè)干流水文站,其干旱預(yù)警信息可對(duì)東遼河水資源合理開發(fā)利用提供重要的依據(jù)。

        [1]李國(guó)浩,戰(zhàn)偉.東遼河泉太水文站降水量分析[J].吉林水利,2011,(12).

        [2]SL424-2008,旱情等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國(guó)水利部.

        [3]旱限水位(流量)確定辦法[S].國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室文件,辦旱一[2011]32號(hào).

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