黃壁莊水庫入庫水沙演變情勢分析

孫芬花

(河北省石家莊水文水資源勘測局，河北石家莊050051)

1 流域概況

黃壁莊水庫位于河北省鹿泉市黃壁莊村附近的滹沱河干流上，是以防洪為主，兼顧城市用水、灌溉、發(fā)電等綜合利用的大(Ⅰ)型水利樞紐工程，控制流域面積23 000 km2，總庫容12.10億 m3。黃壁莊水庫主要由滹沱河及其支流冶河兩支河水注入。冶河為滹沱河的較大支流，發(fā)源于山西省，流經(jīng)河北省井陘縣、平山縣注入滹沱河黃壁莊水庫。冶河常年有水，其出口設(shè)有平山水文站，即黃壁莊水庫的水沙入庫控制水文站。

2 氣候及水文特性

滹沱河黃壁莊水庫以上流域?qū)倥瘻貛Т箨懠撅L(fēng)氣候，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雪。

降雨量的年內(nèi)分配很不均勻，全年降水量的80%左右集中在6―9月的汛期，而汛期的降水量又主要集中在7月中下旬至8月中上旬的30天甚至更短的時間之內(nèi)，降水量的年際變化較大。

受氣候和降水因素的影響，冶河的徑流量年內(nèi)分配不均，最大洪峰幾乎都出現(xiàn)在汛期，全年連續(xù)最大四個月徑流量占全年徑流量的70%左右，年際變化大。

受降雨特性和流域下墊面因素的影響，冶河的輸沙量年際變化較大，年內(nèi)變化極不均勻，其大小主要取決于暴雨洪水對流域下墊面的侵蝕程度。冶河的沙量主要集中于汛期幾個月，甚至1―2個月內(nèi)。

3 水沙來源

黃壁莊水庫的入庫水量由其上游滹沱河崗南水庫的下泄水量和冶河的天然徑流量共同組成，水庫的泥沙淤積也主要由滹沱河和冶河的河水帶入。受崗南水庫的調(diào)蓄作用，其在放水時泄入黃壁莊水庫的水中含沙量非常微小，因此黃壁莊水庫的入庫水沙主要是由冶河注入的?，F(xiàn)就黃壁莊水庫的入庫控制水文站—冶河平山水文站多年來的實測水沙資料，來分析黃壁莊水庫建庫以來的入庫水沙演變情況。

4 水沙變化現(xiàn)狀

根據(jù)冶河平山水文站1958―2010年53年的實測入庫懸移質(zhì)輸沙量和徑流量資料，分段計算其年均徑流量和年均輸沙量(見表1)，并畫出入庫水沙的相關(guān)曲線圖(見圖1)。由此可知，黃壁莊水庫建庫以來入庫水沙均呈逐漸減少的趨勢，1980年以前其入庫水量和沙量均最大，2000年之后都最小，2000年之后實測年均徑流量占1980年之前的35.0%，實測年均輸沙量僅占1980年之前的0.80%，輸沙量比徑流量的衰減幅度急劇。

表1 冶河實測年徑流量、年輸沙量統(tǒng)計表

圖1 入庫水沙曲線圖

圖2 徑流量和輸沙量變化圖

5 水沙年際變化

根據(jù)冶河平山水文站1958―2010年53年逐年實測入庫年輸沙量和徑流量資料，分別點繪徑流量和輸沙量變化過程線圖(見圖2)。由過程線可以看出，黃壁莊水庫的入庫徑流量和輸沙量總體呈逐年減少的趨勢，1980年之前水量較豐沛，2000年之后最小，輸沙量的變化和徑流量的變化相一致。經(jīng)對53年的實測資料進(jìn)行分析，入庫年最大徑流量為23.876 4億 m3，發(fā)生在1963年，入庫年最小徑流量為1.611 3億 m3，發(fā)生在1993年，年最大徑流量是年最小徑流量的14.8倍。入庫年最大輸沙量為6 220萬t，發(fā)生在1963年，入庫年最小輸沙量為0(1997年)。由此可知黃壁莊水庫的入庫徑流量和輸沙量年際變化都較大，輸沙量比徑流量年際變化急劇。

從年代平均入庫輸沙量和徑流量統(tǒng)計可知，上世紀(jì)60年代入庫徑流量最大，70年代次之，2000年代最小，60年代是2000年代的3.2倍。入庫輸沙量也是上世紀(jì)60年代最大，90年代次之，2000年代最小，60年代是2000年代的44.7倍。其大小變化與氣候、降水及流域下墊面的綜合因素有關(guān)。冶河不同年代入庫水量和沙量統(tǒng)計表見表2。

表2 冶河不同年代入庫水量、沙量統(tǒng)計表

6 水沙年內(nèi)分配

冶河徑流量年內(nèi)分配主要受流域內(nèi)降水量的年內(nèi)變化的影響，全年降水量的80%左右集中在汛期，因此全年徑流量也有汛期大、非汛期小的特點。經(jīng)對平山水文站1958－2010年53年逐年各月入庫徑流量分析計算可知，冶河月最大平均徑流量為1.312 3億 m3，發(fā)生在8月份，月最小平均徑流量為0.132 2億 m3，發(fā)生在4月份，月最大徑流量是最小徑流量的9.9倍，全年連續(xù)最大四個月徑流量發(fā)生在7―10月份，占多年平均徑流量的58.8%。冶河入庫徑流量年內(nèi)分配情況見表3。

表3 冶河入庫徑流量年內(nèi)分配表

受降雨特性和流域下墊面因素的綜合影響，冶河的輸沙量年內(nèi)變化極不均勻，主要集中于汛期幾個月，甚至1―2個月內(nèi)。經(jīng)對平山水文站1958－2010年53年逐年各月入庫輸沙量分析計算可知，冶河月最大平均輸沙量為352萬 t，發(fā)生在8月份，月最小平均輸沙量為0.040萬 t，發(fā)生在2月份，月最大輸沙量是月最小輸沙量的8 800倍。全年輸沙量主要集中在7－8月兩個月中，占多年平均輸沙量的93.9%。冶河輸沙量年內(nèi)變化和徑流量的變化基本一致，有枯水期小、洪水期大的特點。冶河輸沙量年內(nèi)分配情況見表4。

表4 冶河輸沙量年內(nèi)分配表

7 結(jié)語

從水沙年際變化看，黃壁莊水庫自建庫以來入庫水沙均呈逐漸減少趨勢，1980年以前，冶河的水量較充沛，入庫水量和沙量均較大，2000年之后都最小，2000年之后實測年均徑流量占1980年之前的35.0%，實測年均輸沙量僅占1980年之前的0.80%。從年代入庫水沙統(tǒng)計看，上世紀(jì)60年代入庫徑流量和輸沙量均最大，2000年代最小，60年代入庫徑流量和輸沙量分別是2000年的3.2倍和44.7倍。入庫年最大徑流量為23.876 4億 m3(1963年)， 入庫年最小徑流量為1.6113億 m3(1993年)，年最大徑流量是年最小徑流量的14.8倍。入庫年最大輸沙量為6 220萬t(1963年)，入庫年最小輸沙量為0(1997年)?？梢婞S壁莊水庫的入庫徑流量和輸沙量年際變化都較大，輸沙量比徑流量變化急劇。

從水沙年內(nèi)分配來看，冶河月最大平均徑流量為1.312 3億 m3，發(fā)生在8月份，月最小平均徑流量為0.132 2億 m3，發(fā)生在4月份，月最大徑流量是最小徑流量的9.9倍，全年連續(xù)最大四個月徑流量發(fā)生在7―10月份，占多年平均徑流量的58.8%。冶河月最大平均輸沙量為352萬t，發(fā)生在8月份，月最小平均輸沙量為0.040萬 t，發(fā)生在2月份，月最大輸沙量是月最小輸沙量的8 800倍。全年輸沙量主要集中在7－8月兩個月中，占多年平均輸沙量的93.9%?？梢婞S壁莊水庫的入庫徑流量和輸沙量年內(nèi)分配不均，有汛期大，非汛期小的特點。

2000年以來，由于受氣候、降水以及冶河上游對地表水資源的開發(fā)利用，使黃壁莊水庫的入庫水量急劇減少，地表水資源變得越來越緊缺。因降雨、洪水的減少以及國家對水土保持、小流域綜合治理工作的大量投入，使流域產(chǎn)沙量減少，入庫沙量相應(yīng)減少，水庫的泥沙淤積相應(yīng)減緩，減少了水庫的運行成本，延長了水庫的使用壽命。

[1]王中華，等.石家莊市第二次水資源評價報告[R].2006.

[2]張莉莉，陳進(jìn).長江上游水沙變化分析.長江科學(xué)院院報.2007(6).

[3]孫芬花.冶河以上流域水沙變化分析.水文泥沙研究新進(jìn)展——中國水力發(fā)電工程學(xué)會水文泥沙專業(yè)委員會第九屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C].2012.