口上水庫(kù)徑流分析計(jì)算

牛秀嶺

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

1 工程概況

口上水庫(kù)是昔陽(yáng)縣松溪供水工程的水源工程，位于昔陽(yáng)縣東冶頭鎮(zhèn)口上村附近松溪河下游河道上，壩址距昔陽(yáng)縣城35km，壩址以上控制流域面積1462km2。大壩洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核，水庫(kù)總庫(kù)容495萬(wàn)m3，壩型為堆石混凝土重力壩，壩頂長(zhǎng)120m，最大壩高58.4m，壩頂寬6m，壩底寬54.4m。

2 氣候狀況

根據(jù)昔陽(yáng)縣1971—2000年氣象統(tǒng)計(jì)資料，全年日照總時(shí)數(shù)平均為2582.5h；多年平均蒸發(fā)量1831mm，最大蒸發(fā)量在4—7月，約占全年蒸發(fā)量的55%；多年平均氣溫9.7℃，極端最高氣溫38.7℃，極端最低氣溫-20.9℃。由于區(qū)域內(nèi)地形變化大，無(wú)霜期各不相同，海河流域東北部的孔氏、東冶頭2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)無(wú)霜期最大，達(dá)160d以上，中部地區(qū)在150d左右，黃河流域及海河流域東南部分地區(qū)為130～140d，其中白羊山最短，只有110d左右，最長(zhǎng)與最短相差50d。凍結(jié)的初始日期開始為12月9日，解凍日期平均為3月3日。每年10月至次年3月以西風(fēng)為主，其次是西北風(fēng)、北風(fēng)，4—9月以東風(fēng)最多。多年平均風(fēng)速1.7m/s，歷年最大風(fēng)速21m/s；多年平均降水量499.5mm，主要集中在七八月，最大日降雨量153.9mm。

3 水文測(cè)站情況

松溪河流域最早設(shè)站年份為1958年，設(shè)有水文站一處，測(cè)流斷面位于昔陽(yáng)縣東冶頭鎮(zhèn)口上村，控制流域面積1264km2，1962年3月撤銷，后又于1964年6月重新設(shè)站，基本水尺斷面下遷1km左右，控制流域面積1468km2，更名為口上（二）站，1974年因改河工程影響，又在1958年設(shè)立口上站斷面觀測(cè)，仍稱口上站。1976年1月下遷9km至泉口村，改名為泉口水文站，控制流域面積1627km2。截至2010年，共有實(shí)測(cè)水文資料51年。

口上水文站位于口上水庫(kù)下游1.3km，控制流域面積較口上水庫(kù)控制流域面積大6km2，可作為口上水庫(kù)的設(shè)計(jì)站。

4 徑流分析計(jì)算

4.1 實(shí)測(cè)徑流

此次徑流系列為1971—2008年，系列長(zhǎng)度為38年，多年平均徑流量5332萬(wàn)m3，實(shí)測(cè)最大年徑流量為1996年的30704萬(wàn)m3；實(shí)測(cè)最小年徑流量為1987年的1070萬(wàn)m3；實(shí)測(cè)最小月平均流量0.062m3/s（2000年6月）。

泉口站上游水磨頭有4個(gè)泉眼，均分布在水磨頭魚場(chǎng)南邊半山腰處。據(jù)調(diào)查，四個(gè)泉眼的泉水流量分別為0.03m3/s，2002年3月實(shí)測(cè)為0.05m3/s，2003年3月實(shí)測(cè)為 0.027m3/s，2004年 5月實(shí)測(cè)為 0.037m3/s，2012年7月23日昔陽(yáng)縣水利局對(duì)其進(jìn)行了實(shí)測(cè)，西南側(cè)泉0.0028m3/s，南側(cè)泉0.014m3/s，東南側(cè)兩泉匯流處0.0153m3/s，合計(jì)0.0321m3/s。另外，對(duì)泉水流量進(jìn)行了調(diào)查了解，泉水流量較穩(wěn)定，因此認(rèn)為泉水流量為0.03m3/s。

從泉口流量調(diào)查和實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)看，泉口站實(shí)測(cè)徑流資料比較可靠。

4.2 天然徑流

松溪河上游及支流上先后分別建有中小型水利工程，影響徑流系列一致性的主要是松溪河上游的郭莊水庫(kù)和支流趙壁河上游的水峪水庫(kù)，故需進(jìn)行還原計(jì)算，即還原為天然徑流。

口上水庫(kù)天然徑流還原計(jì)算方法采用下列水量平衡公式：

式中：W天然——天然徑流量，萬(wàn)m3；

W實(shí)測(cè)——實(shí)測(cè)徑流量，萬(wàn)m3；

W耗水——耗水量，萬(wàn)m3；

E——水庫(kù)附加蒸發(fā)河和滲漏損失量，萬(wàn)m3。

還原后1976年后的天然徑流需從泉口站折算到口上站，采用面積比指數(shù)法，面積比指數(shù)取1。計(jì)算得口上水庫(kù)天然徑流量1971—2008年38年天然徑流量系列，多年平均值為6634萬(wàn)m3。

4.3 徑流系列代表性分析

一般認(rèn)為具有較長(zhǎng)時(shí)段的水文資料系列能較好地反映總體的分布特征，以不同長(zhǎng)度系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)、豐枯特征、周期規(guī)律等進(jìn)行比較，分析判斷系列的代表性，做出分析結(jié)論與評(píng)價(jià)。現(xiàn)從1965—2008年和1971—2008年徑流系列作出對(duì)比分析，見表1。

表1 口上天然年徑流量長(zhǎng)短系列對(duì)比表 單位：萬(wàn)m3

長(zhǎng)系列除均值大于10.8%外，其余統(tǒng)計(jì)特征值與短系列一致，1971—2008年系列包含了長(zhǎng)系列中1972年次枯和1999年最枯徑流的年份，而且該系列較接近人類活動(dòng)影響的真實(shí)性，再?gòu)哪陱搅鞑罘e曲線看（見圖1），38年系列中豐、平、枯水年均有一定長(zhǎng)度，整體顯示枯水年組偏長(zhǎng)一些，對(duì)工程供水而言是比較安全的。

圖1 口上水庫(kù)年徑流量差積曲線圖

由以上分析可知：1971—2008年不僅包含有完整的連續(xù)豐、平、枯系列，而且連續(xù)枯水段較長(zhǎng)，說(shuō)明該徑流系列不僅具有較好的代表性，而且以1971—2008年作為設(shè)計(jì)系列對(duì)供水是安全可靠的。因此可以將該系列作為設(shè)計(jì)徑流系列。

4.4 徑流頻率分析

對(duì)1971—2008年共38年天然年徑流系列，以P-Ⅲ型曲線進(jìn)行適線，頻率曲線見圖2，計(jì)算得口上水庫(kù)徑流統(tǒng)計(jì)特征值及各頻率設(shè)計(jì)值見表2。

圖2 口上水庫(kù)徑流頻率曲線圖

表2 口上水庫(kù)天然年徑流量成果表 單位：萬(wàn)m3

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用1971—2008年徑流系列具有較好的代表性，通過(guò)分析計(jì)算得出口上水庫(kù)多年平均天然徑流量為6630萬(wàn)m3，95%保證率徑流量為2376萬(wàn) m3，50%保證率徑流量為5033萬(wàn)m3。