多重地貌环境下水库径流计算方法浅析

吕莎

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

多重地貌环境下水库径流计算方法浅析

吕莎

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

澄城县骨干供水工程从石堡川水库引水到县城水厂，以解决县城和北部塬区居民生活用水问题。石堡川水库是澄城县骨干性水利枢纽工程，由于流域中上游为高山林区，下游为黄土塬区，且流域内没有水文站，因此水库年径流计算只能运用气象资料进行计算。在充分考虑水库工程的气候及下垫面、植被等诸多因素的影响后，采用分区叠加法计算水库径流，并将计算结果与《渭南地区水文手册》提供的多年平均径流系数结果进行对比，两种方法计算结果比较接近，年径流量相差不大，因此本次提出的计算方法切实可行，为工程区径流调节提供技术依据。

石堡川水库；面积比拟法；面雨量；查图法

自1998年石堡川水库开始向澄城县五一水库通过干渠不定期、不定时补水，以缓解县城居民生活水源不足问题，由于干渠输水水质易污染，输水损失大，尤其是澄城县北部塬区冯原、王庄两乡镇有4.45万人因地下水水源不足，出现饮水返困。本次骨干供水工程从石堡川水库引水到澄城县县城水厂以解决澄城县县城和北部塬区居民生活用水问题。

石堡川河系洛河左岸的一级支流，发源于陕西黄龙山脉的宜川县黄龙山（海拔1745 m）西南侧，西南流过黄龙县城石堡镇，至石堡川水库后进入洛川境，最后于白水县法家塔汇入北洛河。石堡川河全长79.3 km，流域面积950.3 km2，河流陡急，平均比降9‰，主要支流有李家河、洩湖河、沙曲河。石堡川水库坝址位于洛川县石头乡盘曲河村东500 m，坝址控制流域面积820 km2，占全流域的86.3%，坝址以上河道长62.1 km，占河道总长的78.3%。坝址以上流域海拔高程880 m~1700 m，流域中上游为高山林区，占坝址以上流域的3/4，区内高山起伏，河谷狭窄，森林茂密；流域下游为黄土塬区占坝址以上流域的1/4，沟壑纵横，植被为荒草及少量灌木。河流泥沙主要来源于汛期，水库周边黄土覆盖层较厚，地下水资源贫乏。

由于石堡川流域中上游为高山林区，下游为黄土塬区，且流域内没有水文站，因此水库年径流计算只能运用气象资料进行计算。

1 水文基本资料

石堡川流域水文资料短缺，仅在石堡川水库下游的成家河水文站有一年半的流量观测资料。相邻流域涺水河及仕望川河流域分别于1959年由黄委设立牛心和大村水文站，观测项目有流量、水位、泥沙、降水等。涺水河牛心站于1967年撤消，1975年在该站下游修建有薛峰水库，观测有1975年至今的流量资料；仕望川大村水文站有建站至今的实测水文资料。另外，涺水河流域、仕望川河流域从1953年开始设立了白马滩、薛峰、英旺、圪台及宜川等雨量站和气象站，这些站至少已有二十年的雨量观测资料；水文测验和资料整编均基本满足要求，基本资料具有可靠性。各测站观测情况见表1。

表1 水文、雨量、气象测站情况一览表

2 径流特性

径流补给来源决定了石堡川河的水文情势及其变化规律。石堡川河径流主要由降水形成，其水情随降水的时空分布不同而改变。河流的水量汛期主要靠降水补给，枯水期的水量主要依靠地下水补给，故径流的年内分配极不均匀，年际变化也很大。从邻近涺水河薛峰水库的实际观测资料可知，薛峰水库多年平均径流量为5752万m3，最大年径流量为21300万m3（2003年），最小年径流量为650万m3（1997年），最大值和最小值分别是平均值的3.7倍和0.11倍。

3 年径流量计算

石堡川水库以上流域水文资料短缺，《水利水电工程水文计算规范》（Sl278-2002）应采用多种方法进行分析比较。本次采用两种方法进行分析计算，即水文比拟法和查图法进行分析计算。

3.1 水文比拟法

3.1.1 参证站的选择

对于无资料地区，要真正反映出设计流域径流变化规律及特性，就必须正确选择其参证站。径流变化受气候及下垫面、植被等诸多因素的影响，根据石堡川流域的实际情况，三岔河口以上流域为高山林区，森林茂密，占石堡川水库坝址以上流域的四分之三，下垫面及气候条件与邻近的涺水河流域较相似；三岔河流域至坝址间属于黄土沟壑与丘陵交错地带，植被较差，占石堡川水库坝址以上流域的四分之一，下垫面及气候条件与邻近的仕望川河流域较相似。故本此计算选涺水河流域薛峰（牛心站）为参证站计算石堡川水库坝址以上高山林区的径流，仕望川河大村站为参证站计算石堡川水库坝址以上黄土塬区的径流，然后将二者迭加得到石堡川水库径流量。

（1）高山林区

为了和大村站径流资料同步，需将薛峰水库的水文资料延长为1960~2013年。薛峰水库有1975~2013年实测径流量资料，1960~1966年用薛峰水库上游牛心站径流量按面积比推算到薛峰水库坝址，1967~1974年采用薛峰水库降水～径流相关插补延长，相关系数为0.85。薛峰水库年径流量与年降雨量相关关系图见图1。

图1薛峰水库年径流量与年降雨量相关关系图

相关方程为：W薛峰=0.00006P薛峰2.84

经插补延长后薛峰水库坝址有1960~2013年共54年径流量资料。对薛峰水库坝址1960年~2013年54年径流量系列进行频率计算，采用P-Ⅲ型曲线适线，适线后均值为5640万m3，Cv=0.95，Cs=2.5Cv。

表2 石堡川水库径流年内分配统计表

（2）黄土沟壑区

对大村水文站1960年~2013年54年径流量系列进行频率计算，采用P-Ⅲ型曲线适线，适线后均值为7130万m3，Cv=0.6，Cs=2.5Cv。

涺水薛峰水库流域面雨量。涺水河流域薛峰水库以上流域平均降水量采用位于流域中心的白马滩站降水量资料计算，并用黄龙降雨资料按长短系列比进行修正。（白马滩雨量站为流域中心站，可采用其降雨量作为流域平均降水量）。计算得薛峰水库以上流域面雨量为661 mm。

仕望川大村水文站面雨量。仕望川大村水文站以上流域面雨量采用流域内英旺、圪台、宜川降雨量算术平均值进行计算，计算得仕望川大村水文站以上流域面雨量为575 mm。

石堡川水库面雨量。石堡川水库坝址以上流域只有黄龙气象站观测降水，黄龙气象站位于石堡川水库坝址以上流域中心，降水资料系列长，基本能够反映出设计流域的降水变化规律，本次石堡川水库高山林区面雨量采用黄龙气象站的点雨量代替，经计算多年平均面雨量为562.7 mm。塬区面雨量计算采用石堡川河下游北塬雨量站点雨量与黄龙气象站点雨量算术平均，其值为550.5 mm，石堡川水库以上面雨量为560 mm。

3.1.2 石堡川水库年径流系列

石堡川水库由于地形、下垫面以及植被的差异，造成不同的产汇流结果，故石堡川水库的年径流量采用塬区、山区分别计算后迭加。山区径流量计算选择涺水河薛峰水库为参证站，其集水面积为529 km2，多年平均径流量为5643万m3；塬区径流量计算选择仕望川河大村站为参证站，其集水面积为2141 km2，多年平均径流量为7130万m3。石堡川水库的年径流采用面积比拟山区和塬区的参证按降雨修正后进行迭加，可计算得石堡川水库坝址的设计年径流为6240万m3。

3.2 查图法

查《渭南地区水文手册》多年平均径流系数等值线图可知石堡川水库坝址以上径流系数为0.15，根据公式：

计算得石堡川水库坝址处多年平均径流量为6888万m3。

3.3 成果采用

两种方法计算结果比较接近，年径流量相差9.5%，由于年径流量变化既存在下垫面、植被影响，还受气候因素制约，采用查图法计算年径流量，只是从面上径流的变化规律分析估算石堡川水库坝址的年径流量，而面积比拟法推求设计流域年径流量按不同下垫面产汇流特性逐年分析，然后迭加，更符合流域实际情况。故石堡川坝址以上流域径流量计算采用相似流域面积比拟法计算较合理，计算多年平均径流量为6240万m3，径流深为76 mm。

3.4 石堡川水库坝址径流的年内分配

石堡川水库坝址径流量的年内月分配计算，按山区、塬区不同的参证站各月径流占年径流量的比例系数予以分配。山区参证站薛峰水库1967～1974年径流量为插补值，无实测月径流量，其年内月分配计算按年径流量的丰枯情况，采用与实测年径流量较接近年份的分配系数进行分配。将山区、塬区径流量进行分配后再迭加可得到石堡川水库坝址径流的年内月分配。

4 结语

径流分区计算叠加法与查图法两种方法计算结果比较接近，年径流量相差9.5%，由于年径流量变化既存在下垫面、植被影响，还受气候因素制约，面积比拟法推求设计流域年径流量按不同下垫面产汇流特性逐年分析，然后迭加，更符合流域实际情况。水库径流的计算为水库径流调节计算提供依据，本次石堡川水库年径流计算为澄城县骨干输水工程水库取用水调节计算提供有力依据。

Analysis of Reservoir Runoff Calculation Method under Multiple Geomorphic Environment

Lv Sha
（Shaanxi provincial water resources and hydropower surveyand design institute Xi’an 710001,Shaanxi）

In ChengchengCounty,Gugan water supplyproject is from Shi Baochuan reservoir diversion tothe countywater plant aim to solve residents’living water problem in the county and the northern plateau.Shibaochuan reservoir is key water conservancy project in Chengcheng County.As the upper reaches of the basin are alpine forest areas and the lower reaches is the Loess Plateau area,there is no hydrological station in the basin.Therefore,the annual runoff calculation only can be calculated using meteorological data.After considering the climatic and underlying surface vegetation and vegetation factors of the reservoir project,the runoffofthe reservoir is calculated by the partition superposition method,and the results are compared with the results of the multi-year average runoff coefficient provided by the Weinan Regional Hydrological Handbook.The calculated results are close each other,and the annual runoff is not very different.Therefore,the proposed method is feasible and provides the technical basis for the runoffregulation.

Shibaochuan Reservoir；the area comparison method；the surface rainfall and the drawing-checkingmethod

TV62

B

1673-9000（2017）03-0101-03

2017-01-29

吕莎(1986-)，女，陕西西安人，工程师，从事水利水电工程设计工作。