王 青，梁欣陽，石國棟，馬 博

(1.陜西省渭河生態(tài)區(qū)保護(hù)中心，陜西 西安 710004；2.西安水文水資源勘測中心，陜西 西安 710100)

1 流域概況

通關(guān)河水庫位于寶雞市陳倉區(qū)鳳閣嶺鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址區(qū)位于通關(guān)河下游段，入渭河口以上4.5 km的孫家村，距離寶雞市約90 km。通關(guān)河為渭河一級支流，發(fā)源于甘肅省張家川回族自治縣以東之草川，名曰長溝河。南下流經(jīng)隴縣，名叫馬鹿河。于鳳閣嶺鄉(xiāng)化嶺園以北入境，穿越鳳閣嶺鄉(xiāng)北部，沿途收攬了張家溝、水泉溝、柏水河、長義溝、泉義溝等渭河二級支流，于鳳閣嶺西注入渭河。境內(nèi)河段長72.2 km，流域面積250 km2(總流域面積847.6 km2)，河床平均比降18.5‰。多年平均徑流量5 000萬 m3。流速每秒0.7 m，河床寬10 m。水量充沛，水力資源豐富，年均可開發(fā)量14 250千甌。1975-1977年，連續(xù)三年通關(guān)河均出現(xiàn)泥石流，最大一次使河床抬高1.3 m。

2 壩址徑流計(jì)算

2.1 取水水源論證

2.1.1 依據(jù)的資料與方法

通關(guān)河水庫壩址位于鳳閣嶺水文站以上2.2 km左右，壩址控制流域面積為837 km2，鳳閣嶺水文站流域面積為846 km2，壩址與水文站面積相差1%左右，本次水文分析成果可直接采用鳳閣嶺站計(jì)算成果。

2.1.2 水文基本資料

水文分析計(jì)算涉及的水文站有：渭河干流林家村水文站、通關(guān)河鳳閣嶺水文站以及千河千陽站、千河上河村站、千河神泉咀站。

通關(guān)河鳳閣嶺站位于寶雞市陳倉區(qū)鳳閣嶺鎮(zhèn)張家川村，1971年2月設(shè)立，地理位置東經(jīng)106°26′，北緯34°32′，控制流域面積846 km2，占全流域的99.76%。該站有1971年至今實(shí)測水位、流量、降水等觀測資料。

千河千陽站位于陜西省千陽縣城關(guān)鎮(zhèn)，1964年1月設(shè)立，地理位置東經(jīng)107°08′，北緯34°38′，控制流域面積2 935 km2，該站有1964至今實(shí)測水位、流量、降水等觀測資料。

千河上河村站位于陜西省寶雞市橋鎮(zhèn)上河村，1956年10月設(shè)立，1964年1月撤站。地理位置東經(jīng)107°12′，北緯34°31′，控制流域面積3 288 km2，該站有1957至1963年共7年水位、流量、含沙量觀測資料。

千河神泉嘴站位于陜西省隴縣神泉嘴，1942年10月設(shè)立，1957年1月改為水位站，1959年8月撤站。地理位置東經(jīng)106°50′，北緯34°51′，控制流域面積820 km2，該站有1942-1956年共12 a水位、流量、含沙量觀測資料。

林家村、鳳閣嶺水文站、千河千陽站、千河上河村站、千河神泉嘴站資料均進(jìn)行過系統(tǒng)整編和正式刊布，滿足水文計(jì)算規(guī)范要求。

各水文站基本資料情況見表1，流域水系及水文站網(wǎng)分布示意圖見圖1。

圖1 通關(guān)河流域水系及水文站網(wǎng)分布示意圖

2.1.3 鳳閣嶺站年徑流系列延長

千河為渭河左岸較大支流之一，屬黃河二級支流，發(fā)源于甘肅省六盤山南麓，自西北向東南，流經(jīng)甘肅省的清水縣，陜西省隴縣、千陽縣、風(fēng)翔縣、寶雞市陳倉區(qū)等地，在寶雞市陳倉區(qū)底店匯入渭河。流域面積3 493 km2，干流總長152.6 km，河道平均比降為5.8‰。

千河流域與通關(guān)河流域?yàn)槲己颖卑断嗨屏饔?，千河千陽站與通關(guān)河鳳閣嶺站有1971-2020年共50 a同步年徑流系列。以千河神泉嘴站為參證站，按照水文比擬法計(jì)算得千河千陽站1956年的年徑流量值。以千河上河村站為參證站，按照水文比擬法計(jì)算得千河千陽站1957-1963年的年徑流量值。將計(jì)算值與千陽站天然系列合并整理，得千河千陽站1956-2020年天然徑流系列。計(jì)算公式見式(1)：

表1 渭河干、支流水文站基本情況表

(1)

式中，W設(shè)、W參為分別為設(shè)計(jì)斷面和參證站洪水總量；F設(shè)、F參為分別為設(shè)計(jì)斷面和參證站流域面積。 m為指數(shù)，關(guān)中西部渭河北岸地區(qū)，經(jīng)多次分析，m值接近于1.0，本次采用1.0。

資料系列：鳳閣嶺站：1971-2020年徑流系列

千河千陽站：1956-2020年徑流系列

根據(jù)鳳閣嶺站與千河千陽站同步1971-2020年徑流建立相關(guān)關(guān)系，相關(guān)關(guān)系見圖2。

相關(guān)方程：W鳳閣嶺站=0.2746 W千陽站+1968.3

相關(guān)系數(shù)：r=0.84

根據(jù)上述方程計(jì)算插補(bǔ)得鳳閣嶺站1956-1970年年徑流，從而得鳳閣嶺站1956-2020年年徑流系列。

圖2 千陽站與鳳閣嶺站年徑流相關(guān)關(guān)系圖

2.1.4 徑流資料的“三性”分析

1)可靠性分析

通關(guān)河河道主流偏右岸，測驗(yàn)河段自上而下呈喇叭狀，河床由卵石組成。共設(shè)三個斷面，基本水尺兼流速儀測流斷面及浮標(biāo)中斷面，上下浮標(biāo)斷面上下比降斷面，上下斷面間距100 m。基本水尺斷面河上下斷面均設(shè)有直立式或斜坡水尺，人工觀讀。

復(fù)核認(rèn)為，鳳閣嶺站水文站水位、流量測驗(yàn)均符合《水文測驗(yàn)規(guī)范》，整編方法合理，符合規(guī)范要求，可供工程設(shè)計(jì)使用。

2)一致性分析

鳳閣嶺水文站斷面以上無較大水利工程，在鳳閣嶺水文站基本斷面以上100 m左岸有水渠，引水流量為0.30 m3/s，引水量較小，可認(rèn)為徑流系列基本一致。

3)代表性分析

鳳閣嶺站有1956-2020年共65 a天然徑流系列，對總體而言，仍屬容量有限的樣本，徑流系列的代表性可從以下兩方面分析：

(1)系列豐枯變化規(guī)律分析

從年徑流與歷時關(guān)系圖(圖3)中可以看出，在65年天然徑流系列中，特豐年有1964、2005年，年徑流量分別為28 875萬 m3、25 200萬 m3，約為多年平均年徑流量的2.34、2.05倍。特枯年有1997、2002年，年徑流量分別為2 210萬 m3、3 560萬 m3，分別為多年平均年徑流量的0.18、0.29倍。平水年為1965、2019年，年徑流量分別為12 160萬 m3、12 210萬 m3，接近多年平均徑流量12 300萬 m3。

圖3 通關(guān)河鳳閣嶺站歷年徑流量～歷時關(guān)系圖

從年徑流量差積曲線圖(圖4)與圖3中可以看出豐水年組有1980-1990年；枯水年組有1994-2002年，其他年份多為豐枯交替變化，接近多年平均徑流量。

鳳閣嶺站65 a徑流系列中包括了豐水年、枯水年、平水年；還包括了豐水年組、平水年組和枯水年組。

(2)統(tǒng)計(jì)參數(shù)穩(wěn)定性分析

①差積曲線法

差積曲線形式為∑(Ki-1)～T，Ki為各年徑流量的模比系數(shù)。鳳閣嶺站徑流量差積曲線為單峰型，見圖4，從圖中可看出組成系列的豐、枯歷時長，且變幅大，需要較長系列才可具有代表性。

圖4 通關(guān)河鳳閣嶺站年徑流量差積曲線圖

②均值、變差系數(shù)Cv值與歷時T關(guān)系分析

從順時序均值、變差系數(shù)與歷時關(guān)系圖(圖5)看出，隨著歷時增長，年徑流均值和變差系數(shù)Cv值隨著系列的增長變幅愈小且逐漸趨于穩(wěn)定。故鳳閣嶺站年徑流系列代表性較好。

圖5 通關(guān)河鳳閣嶺站年徑流量均值、Cv與歷時關(guān)系圖

2.2 來水量分析

通關(guān)河水庫壩址位于鳳閣嶺水文站以上2.2 km左右，壩址與水文站面積相差1%左右，鳳閣嶺站徑流計(jì)算成果可直接作為壩址徑流成果。

據(jù)鳳閣嶺站1956-2020年65年徑流系列進(jìn)行頻率計(jì)算，按矩法估算統(tǒng)計(jì)參數(shù)初值，采用P-Ⅲ型曲線適線，統(tǒng)計(jì)參數(shù)如下：均值為12 300萬 m3、Cv=0.54、Cs/Cv=2，率曲線見圖6，不同頻率年徑流量見表2。

圖6 通關(guān)河鳳閣嶺年徑流量頻率曲線

表2 鳳閣嶺站年徑流量頻率計(jì)算成果表

3 結(jié)語

本文通過采用水文比擬法進(jìn)行通關(guān)河水庫壩址徑流計(jì)算，結(jié)果顯示，通關(guān)河水庫壩址與鳳閣嶺水文站控制流域面積相差僅1%左右，其設(shè)計(jì)年徑流直接采用鳳閣嶺站設(shè)計(jì)年凈流量計(jì)算成果。