鞏軼歐,劉慧娟,宋運(yùn)凱
(1. 伊春水文局南岔水文站,黑龍江 伊春153100;2. 齊齊哈爾水文局,黑龍江 齊齊哈爾161005;3. 伊春水文局,黑龍江 伊春153000)
枯水徑流一般指無雨或少雨期的河川徑流,也稱低水;主要由流域降水、地下水和融冰、融雪提供補(bǔ)給。西南岔河流域枯水期流量較小,歷時(shí)較長(zhǎng),對(duì)灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、工業(yè)和城市供水等都有較大影響??菟c洪水都是水文學(xué)的重要組成部分,同屬極值水文學(xué)范疇。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,流域水資源供給也日益緊缺,供需矛盾逐步加劇,枯水研究也越來越受到重視。
西南岔河發(fā)源于黑龍江省伊春市帶嶺區(qū)鍋盔山、積雨山、太平嶺、小城墻砬子等山東麓的1 149 m高地。流經(jīng)帶嶺、南岔兩個(gè)縣級(jí)行政區(qū),于南岔區(qū)東部匯入湯旺河。流域南與巴蘭河接壤,西與呼蘭河上游流域毗連,北與伊春河流域搭界。流域面積2 735 km2,屬典型山溪性河流。西南岔河河長(zhǎng)121 km,總落差410 m。流域呈西南東北走向,地勢(shì)西高東低,地貌屬小興安嶺山地,多丘陵和高山。西南岔河流域共有帶嶺、南岔2個(gè)基本水文站,資料系列都在40 a以上。帶嶺站為西南岔河上游左岸一級(jí)支流永翠河出口控制站,屬國(guó)家二類精度站,集水面積為677 km2,斷面以上河長(zhǎng)61 km,至河口的距離為5.7 km。南岔站位于黑龍江省伊春市南岔區(qū),是西南岔河出口控制站,屬國(guó)家二類精度站,集水面積為2 582 km2,斷面以上河長(zhǎng)106 km,至河口距離為15 km。
西南岔河流域?yàn)槎嘤甑貐^(qū),降水量屬全省高值區(qū),多年平均年降水量為614.6 mm,年內(nèi)降水主要集中在6—9月,占全年降水量74.6%。降水是流域徑流的主要補(bǔ)給來源,河流來水量隨雨量的變化而變化,流量過程與雨量過程基本相應(yīng),主要集中在6 ~9月,流域其余時(shí)間徑流主要由地下水和春季融冰、融雪徑流補(bǔ)給。西南岔河由源頭至河口屬于山溪性徑流區(qū),上游山區(qū)為徑流形成區(qū),這里地勢(shì)較高,降水較多,氣溫低,蒸發(fā)弱,積雪期較長(zhǎng),有利于枯季徑流形成,流域徑流模數(shù)較高。流域內(nèi)植被分布和降水條件差別較小,所以全流域上下游產(chǎn)水量在空間的分布比較均勻,上游段帶嶺站多年平均徑流模數(shù)為8.12 ×10-3( m3/s·km2) ,下游南岔站為8.54 ×10-3( m3/s·km2) 。
我省河流一般每年10月—翌年5月進(jìn)入枯水期。徑流的年內(nèi)分配因受補(bǔ)給條件的影響四季分明,年內(nèi)變化差異較大,一般規(guī)律是: 冬季由于河流封凍,徑流靠地下水補(bǔ)給,最小流量均出現(xiàn)在1—3月,這期間屬第一階段枯水期。4月以后氣溫逐漸升高,流域積雪融化和河網(wǎng)儲(chǔ)冰解凍形成春汛,流量相對(duì)增大,一般將4—5月劃為第二階段枯水期。夏秋兩季(6—9月) 是流域降水較多而且集中的時(shí)期,也是河流發(fā)生洪水的時(shí)期,這期間屬河流豐水期。10—12月由于受降水減少和封凍的影響,河流來水量逐漸減少,屬第三階段枯水期,流域徑流年內(nèi)變化及其枯水期分布情況見表1。
表1 流域枯季徑流年內(nèi)變化和各月分配統(tǒng)計(jì)表
3.2.1 枯水期流量頻率分析
采用1956—2008年連續(xù)實(shí)測(cè)資料,選取流域代表站南岔站歷年枯水期各月平均流量系列進(jìn)行頻率計(jì)算。資料系列較長(zhǎng),且包括不同量級(jí)枯水,具有較好的代表性。采用P-Ⅲ型理論頻率曲線適線,取Cs = 2.5Cv,經(jīng)適線調(diào)整后最終確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)值,結(jié)果見表2。
表2 西南岔河流域設(shè)計(jì)枯水流量成果表
3.2.2 流域枯水期流量年際變化分析
流域代表站( 南岔水文站) 徑流最枯季節(jié)在每年的2月份,月流量多年同期均值為0.365 m3/s,約占年總量的0.12%。河流在1—3月份有時(shí)出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,斷流持續(xù)時(shí)間約30 d,年內(nèi)出現(xiàn)斷流的概率為20%。每年的4—5月為我省的泡田期也是各行業(yè)取用水量的上升期,對(duì)流域水資源量的需求相對(duì)較大。流域4月和5月歷年最小月平均流量分別為7.8 m3/s和8.56 m3/s,歷年最大月平均流量分別為39.9 m3/s和87.4 m3/s,多年月平均流量分別為17.3 m3/s和28.4 m3/s。由圖1 ~圖3 可見,流域不同枯水期流量的年際變化豐枯轉(zhuǎn)換雖比較頻繁,但由各過程線的趨勢(shì)線方程斜率可見,各階段枯水期流量整體呈略微下降演變趨勢(shì)。差積曲線能夠反映徑流的詳細(xì)豐、枯變化情況,差積曲線的形狀不同,反映了徑流的變化趨勢(shì)亦不同??梢愿鶕?jù)流域歷年各枯水期平均流量數(shù)據(jù),利用其多年模比系數(shù)差積曲線來分析其演變規(guī)律。由圖4 可見,流域1—3月平均流量在1964年出現(xiàn)最高點(diǎn),1987年出現(xiàn)最低點(diǎn),這期間曲線為整體偏枯走勢(shì)。1987年至今曲線為整體上升趨勢(shì),呈相對(duì)多水期走勢(shì)。流域4—5月平均流量在1961年出現(xiàn)最高點(diǎn),1994年出現(xiàn)最低點(diǎn),這期間曲線呈整體偏枯走勢(shì),1994年至今曲線整體呈水平變化趨勢(shì),屬穩(wěn)定偏枯平水期。流域10—12月平均流量在1980年出現(xiàn)最低點(diǎn),1956 至1980年曲線整體呈偏枯少水期走勢(shì),1980 至1998年曲線整體呈偏豐多水期走勢(shì),1998年至今曲線整體呈偏枯少水期走勢(shì)。
西南岔河流域徑流年內(nèi)分配主要集中在6—9月,枯水期徑流所占比例較小。流域枯水期徑流呈現(xiàn)明顯的豐、枯變化特征,而且河流易出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,上述徑流特征對(duì)流域水資源統(tǒng)籌規(guī)劃利用會(huì)產(chǎn)生不利影響。近年來流域枯水期徑流整體呈現(xiàn)略偏枯趨勢(shì),枯水期徑流變化周期較短,說明其枯季徑流值相對(duì)不穩(wěn)。河流枯水期歷時(shí)較長(zhǎng),徑流占年內(nèi)分配比例很小,應(yīng)采取必要的工程調(diào)蓄措施來合理調(diào)度流域水資源。對(duì)河流徑流變化規(guī)律進(jìn)行分析,對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展是一項(xiàng)重要的研究工作,因此掌握和了解流域枯季地表徑流的變化規(guī)律對(duì)流域水資源的合理開發(fā)利用能起到重要作用。
圖1 西南岔河流域歷年1—3月平均流量過程線圖
圖2 西南岔河流域歷年4—5月平均流量過程線圖
圖3 西南岔河流域歷年10—12月平均流量過程線圖
圖4 流域歷年不同枯水期平均流量差積曲線圖
[1]羅鳳蓮. 黑龍江流域水文概論[M]. 北京:學(xué)苑出版社,1996.
[2]黑龍江省水文總站. 區(qū)域水資源分析計(jì)算方法[M]. 北京: 水利電力出版社,1987.