王敬磊 趙 瑾 吳 漩

蚌埠閘上河段水文情勢及水位變化特征分析

王敬磊1趙 瑾2吳 漩1

一、引言

受全球氣候變化影響，淮河流域干旱災害頻次增加、范圍擴大、損失加重，給受旱區(qū)城鎮(zhèn)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境帶來嚴重影響?；春痈闪魇橇饔騼鹊乇硭虚_發(fā)區(qū)，其中蚌埠閘上河段有淮南、蚌埠兩個重要城市，區(qū)間工業(yè)（煤礦和火力發(fā)電基地）及灌區(qū)用水較為集中，枯水期水資源矛盾突出，曾多次發(fā)生斷流。本文以降雨、蒸發(fā)、徑流和水位等實測水文資料為基礎，開展蚌埠閘上河段水文情勢及水位變化特征分析，以期為該河段特枯水期的抗旱應急與調度管理提供技術支撐。

二、水文情勢演變分析

1.降水

研究河段水汽主要是來自西南印度洋孟加拉灣和西太平洋，隨西南和東南季風輸入，同時也有部分來自黃海、東海方向。蚌埠閘以上區(qū)域也是雨量豐沛的南方和干旱少雨的北方的過渡地帶，降水量地區(qū)分布不均勻，多年平均（1960～2014年，下同）降水量917.3mm，淮河以南（1114mm）大于淮河以北（862mm）。

（1）年內分布不均。區(qū)域降水量年內分配具有汛期集中、季節(jié)分配不均和最大最小月相差懸殊等特點。多年平均以7月份降水最多，在140～270mm之間，占全年的15%～30%；最小月降水多出現(xiàn)在1月份，一般為5～40mm，占年降水的1%～3%；同站最大月降水是最小月的5～35倍，其倍數(shù)自南向北遞增。

（2）年際變化較大。區(qū)域降水的年際變化劇烈，年降水量變差系數(shù)CV值在0.2～0.25之間，自南向北增加。研究范圍內不同站點實測最大年降水量與最小年降水量的比值一般在3.18～6.06之間，20%、50%、75%、97%年份降水量分別為1084.1mm、905.8mm、776.4mm、573.3mm。區(qū)域降水量的年際變化顯著，最大與最小年降水量的比值為2.73。研究區(qū)域最大年降水量為1464.5mm（2003年），最小年降水量為474.4mm（1978年）。研究范圍內多年平均降水、蒸發(fā)量年內分配及歷年降水量見圖1。

圖1 研究范圍內多年平均降水、蒸發(fā)量年內分配及歷年降水量圖

2.蒸發(fā)

區(qū)域多年平均水面蒸發(fā)量（E-601）為941.2mm，其地區(qū)分布趨勢是由西北向東南遞增。年內分布很不均勻，連續(xù)最大4個月的蒸發(fā)量一般發(fā)生在5～8月，占年均蒸發(fā)量的50%；最大月蒸發(fā)量發(fā)生在7、8月，多年平均值為246mm，占年均蒸發(fā)量的26.4%；最小蒸發(fā)量發(fā)生在1、2月，占多年平均蒸發(fā)量的7.2%。

3.徑流

根據(jù)1956～2014年魯臺子、蒙城閘天然徑流量系列分析，研究范圍內多年平均實測年徑流量213.09億m3。汛期多年平均徑流量為131.45億m3，占多年平均徑流量的61.8%。研究范圍內地表徑流具有以下特點：

（1）年內分配不均。由于流域的降水時空分布不均勻，導致分析范圍地表徑流的年內分配不同，季節(jié)變化十分明顯，汛期來水量大，河道水位上漲，在特大洪水年，泛濫成災；枯季水量較少，枯水年又極易形成旱災；一年中，徑流分配以汛期（6～9月）最多，占全年的60%以上，冬季最少，不足10%；研究區(qū)多年平均徑流量年內分配及歷年徑流量變化趨勢見圖2。

（2）年際變化劇烈。徑流的年際變化比降水量的年際變化更大，年徑流量最小值為38.02億m3（1966年），最大值為499.49億m3（2003年），年際豐枯極值比達13.1。年徑流量變差系數(shù)CV值在0.60左右。

三、水位變化特征

蚌埠閘在蚌埠（吳家渡）水文站上游9km處，兩岸有堤防，沙壤土河床，稍有沖淤，無水草生長，兩岸灘地種有農(nóng)作物，左岸堤頂高程25.93m，右岸堤頂高程25.63m。本文選擇蚌埠閘上站1960～2014年歷年實測水位數(shù)據(jù)進行研究范圍內水位特征分析。蚌埠閘上站位于蚌埠市西郊許莊淮河干流上，設立于1960年1月；該站實測最高水位22.50m（2003年7月6日），實測最低水位12.70m（1960年6月20日）；采用凍結基面，減0.132m為黃?；?。

圖2 研究區(qū)多年平均徑流量年內分配及歷年徑流量變化趨勢圖

1.年際和年內變化特征

取蚌埠閘上站歷年水位平均值、最高值、最低值、汛期和非汛期平均值，采用累積距平法進行線性趨勢擬合處理。1960～2014年蚌埠閘上站歷年水位距平及各月水位變化趨勢如圖3所示，結果表明蚌埠閘上站水位整體呈上升趨勢，其中年平均、年最低、非汛期平均水位上升傾向率分別為0.33m/10a，0.34m/10a和0.38m/10a，水位上升趨勢非常明顯（相關系數(shù)R2分別為0.765、0.467、0.774，線性方程均通過0.001水平的顯著性檢驗）；年最高和汛期水位受蚌埠閘調度運行影響較大，水位上升趨勢并不明顯（相關系數(shù)R2分別為0.0029、0.3186，線性方程未通過0.01水平的顯著性檢驗）。

圖3 蚌埠閘上站歷年水位距平及各月水位變化趨勢圖（1960～2014年）

根據(jù)蚌埠閘上站歷年逐日平均水位資料及年特征水位資料統(tǒng)計，可知：

（1）年平均水位：集中于15.0～19.0m之間，多年平均水位17.35m；二十世紀六七十年代，大部分年平均水位均低于17m；進入八九十年代，平均水位抬高到17m以上，但總體低于18m；進入21世紀后，平均水位徘徊在18m上下。

（2）年最高與最低水位：歷年最高水位22.40m（1991年7月14日），年最高平均水位為19.21m；蚌埠閘上有4次出現(xiàn)低于15.0m的水位，分別是1960年、1962年、1963年、1965年，年最低水位分別為 12.70m、14.84m、14.96m、14.68m。20世紀80年代以后年最低水位日趨平穩(wěn)；多年最大年內變幅為6.78m，出現(xiàn)在1991年；多年最小年內變幅為1.01m，出現(xiàn)在1993年。

（3）汛期和非汛期平均水位：20世紀60年代以來，汛期水位在16～19m之間振幅較大。2003年，汛期水位高于19m，為19.29m。2004年至今，汛期水位趨于平穩(wěn)，總體在18m上下振蕩；非汛期平均水位總體變化趨勢同年平均水位，并且有逐年抬高的趨勢。進入20世紀90年代后，非汛期水位總體高于汛期水位，僅2008年至今，有連續(xù)6年非汛期水位較高。

（4）年內各月水位：多年6～8月平均水位略高于其他月份（主汛期蚌埠閘的庫容逐漸被填滿），年最高水位在3月開始被抬高，7月往后逐月降低，年最高水位多年平均為19.21m，主要集中在4～10月；年最低水位多年平均為16.09m，主要集中在11～12月。各月份的年際變化幅度也很大，其中以6月份變化幅度最大（7.87m），其次為7月（7.72m）和8月（7.20m）；最小變化幅度為12月（3.01m），其次為11月（4.52m），呈現(xiàn)水位越高變幅越大的特征。

四、典型年水位變化特征

根據(jù)研究范圍內魯臺子、蚌埠和蒙城閘水文站1960～2014年長系列降雨資料，通過頻率分析，得出蚌埠閘上河段不同頻率的降水量。以蚌埠閘上站位代表，選取2%（2003年）和5%（2007年）頻率降水年份為典型豐水年，95% （2001年）和97%（1966年）頻率降水年份為典型干旱年，分析蚌埠閘上典型年內河段水位變化特征。蚌埠閘上站典型年降雨量和水位變化過程見圖4。

圖4 蚌埠閘上站典型年降雨量和水位變化過程圖

1.典型豐水年水位變化特征

由圖4可知，豐水年水位變化基本一致。受人工調控的影響，蚌埠閘上河段1～6月水位大部分保持在17～18m之間，7～8月為淮河主汛期，區(qū)間來水大量增加，庫容被迅速填滿，水位大幅度抬高。在人為干預條件下，使得汛后2003年水位僅在16.82m，而2007年水位則能保持在17.98m左右。隨著對蚌埠閘上河段調控能力的加強，豐水年主汛期最高水位將會逐漸受到約束，而相應的非汛期蓄水位則將得到一定抬高，非汛期水位保證率也將有所提高。

2.典型干旱年水位變化特征

由圖4可知，蚌埠閘上站枯水年水位變化趨勢有一定差距，主要受降雨年內分布不均的影響。2001年汛前降水量稀少，5～6月由于農(nóng)業(yè)灌溉引水，加之汛期降水量仍然較少，導致水位迅速降低，7月下旬出現(xiàn)年最低水位15.28m。而1966年雖為特大干旱年，但汛前降水較為豐沛，閘上蓄有一定庫容，因此即使汛期來水較少，通過調控仍能保證較高水位。

五、結語

蚌埠閘上河段降水量呈現(xiàn)地區(qū)分布不均勻，淮河以南大于淮河以北，年內分配具有汛期集中，季節(jié)分配不均和最大最小月相差懸殊等特點；水面蒸發(fā)量在地區(qū)分布上呈現(xiàn)由西北向東南遞增趨勢，且年內分布很不均勻；徑流呈現(xiàn)年內分布不均，年際變化劇烈的特征。

通過對蚌埠閘上站歷年水位平均值、最高值、最低值、汛期和非汛期平均值分析可知水位變化特征呈現(xiàn)以下特征：年際水位變幅越來越小，最高水位控制在19m上下，最低水位呈逐年上升趨勢；年平均水位總體呈穩(wěn)中略升的格局；年內非汛期平均水位較汛期上升幅度較大。

隨著蚌埠閘上河段水利工程進一步規(guī)劃落實和人為調控能力的加強，同等來水量條件下，正常蓄水位、最高和最低水位均能得到一定控制。受蚌埠閘上河段地區(qū)的生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水量逐年增加并趨于平穩(wěn)的影響，蚌埠閘上河段的蓄水位在一段時期內將進一步抬高，最終在人工調控下趨于平穩(wěn)

（作者單位：1.安徽淮河水資源科技有限公司 233001 2.淮河水利委員會水文局（信息中心） 233001）