太子河流域水文特性分析與評價

張志斌

(遼寧省本溪水文局，遼寧本溪 117000)

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太子河流域水文特性分析與評價

張志斌

(遼寧省本溪水文局，遼寧本溪 117000)

[摘要]利用太子河流域多年的水文觀測資料，采用累積距平法對太子河流域的徑流量、降水量、蒸發(fā)量、洪水、水質(zhì)等水文特性進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果表明：太子河流域徑流量、降水量年內(nèi)分配不均勻，顯現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化，最大值出現(xiàn)在7、8月份，是洪澇災(zāi)害多發(fā)期，最小值出現(xiàn)在12月至次年3月；蒸發(fā)量最大值出現(xiàn)在5、6月份，常見春旱現(xiàn)象，對農(nóng)作物生長極為不利；上游水質(zhì)較好，下游水質(zhì)污染嚴(yán)重，必須采取有效的治理措施。

[關(guān)鍵詞]太子河；水文；徑流量；降水量

太子河是遼寧省的主要水系，流經(jīng)遼寧省多個重要工業(yè)城市，其流域不僅是遼寧省重要的產(chǎn)糧區(qū)，也是我國重工業(yè)基地之一。水文特性是影響河流生態(tài)系統(tǒng)的重要因素，決定著河流流域的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展?fàn)顩r。受太子河流域地形地貌、氣象條件、河流水系、水利工程、人類活動等多種因素的影響，使得太子河流域面臨著抗旱防澇、水資源短缺、結(jié)構(gòu)性水污染等問題。為此，本文利用1960-2012年太子河流域水文站、雨量站的實(shí)測資料，對太子河流域水文特性進(jìn)行分析研究，以期為太子河流域水資源的合理開發(fā)利用，以及有效開展防洪減災(zāi)工作提供可靠依據(jù)。

1研究區(qū)概況

太子河流域處于遼寧省中部地區(qū)，呈東西向，是渾太流域的子流域。太子河?xùn)|側(cè)為鴨綠江支流渾江，南臨大洋河，西北接渾河，流經(jīng)本溪市、遼陽市、鞍山市等城市，流域面積為13 883 km2，流域內(nèi)農(nóng)業(yè)、工業(yè)較為發(fā)達(dá)。太子河河長413 km，上游分南北兩支，其中北支發(fā)源于新賓縣紅石砬子山，向西流經(jīng)平頂山、葦子峪、二道河子等村；南支發(fā)源于本溪縣東營坊鄉(xiāng)羊湖溝草帽頂子山麓，向西北流經(jīng)堿廠、南甸子、北甸子等村鎮(zhèn)，南北支在本溪匯合為太子河干流。太子河在三岔河附近與渾河匯合，匯入大遼河，最終于營口注入渤海，太子河的支流主要包括海城河、蘭河、南沙河、湯河、細(xì)河、北沙河等。

1.1地形地貌

太子河流域地勢呈東高西低，東部多為低山丘陵，西部為遼河沖積平原，流域內(nèi)以山地為主，占總面積的69%；其次為平原，占總面積的24.9%；最后為丘陵，占總面積的6.1%。太子河上游位于長白山中部山區(qū)，流域內(nèi)植被良好、森林茂密，河道多處于山谷之間，河床沒有明顯沖淤，較為穩(wěn)定；太子河中游位于遼寧平原與長白山山區(qū)之間的過渡帶，該地帶多丘陵，使得河道比降較陡，在河道兩岸均建有堤防；太子河下游位于典型的沖積平原，河道呈彎曲型，河床較為不穩(wěn)，河道兩岸是農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，所以太子河下游成為了重點(diǎn)防洪區(qū)域。

1.2氣象條件

太子河流域?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)氣候，夏季以東南風(fēng)為主，冬季以西北風(fēng)為主，具備四季分明、冷暖分明、干濕分明的特點(diǎn)。太子河流域的平均徑流深度為288.1 mm，降水量在700～900 mm之間，且年際和年內(nèi)各月份變化較大，其豐水期和枯水期呈現(xiàn)出鮮明的季節(jié)性特點(diǎn)，在特殊氣象條件下甚至?xí)霈F(xiàn)斷流現(xiàn)象。

1.3水利工程

太子河流域內(nèi)現(xiàn)有58座水庫，其中3座為大型水庫，5座為中型水庫，50座為小型水庫。觀音閣水庫、葠窩水庫和湯河水庫是太子河干流上的大型控制工程，觀音閣水庫總庫容21.68億 m3，集水面積2 795 km2；湯河水庫總庫容7.23億 m3，集水面積1 228 km2；葠窩水庫總庫容7.91億 m3，集水面積6 175 km2。

2研究方法

本文對太子河流域水文特性的研究主要采用累積距平法對徑流量、降水量、蒸發(fā)量、洪水的變化趨勢進(jìn)行分析。所采用的資料為太子河流域54處雨量觀測站以及4處水文站(羊胡子溝站、湯河水庫站、小市站、海城站)在1960-2012年期間的數(shù)據(jù)資料，利用Excel分析軟件整理、統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)。筆者認(rèn)為累積距平法是一種用于判斷變化趨勢的有效方法，通過觀察累積距平曲線，可以劃分不同的變化階段，從而有利于分析不同研究對象的變化規(guī)律和特征。對于時間序列，在某一時刻的累積距平表示為：

3結(jié)果分析

3.1太子河流域水文特性

3.1.1徑流量變化規(guī)律

根據(jù)太子河流域1960-2005年的天然徑流量資料顯示：太子河流域的年平均徑流量為14.0億 m3，1964年出現(xiàn)最大年徑流量，為31.2億 m3，1992年出現(xiàn)最小年徑流量，為6.56億 m3。同時，太子河流域徑流量存在年內(nèi)分配不均勻的特點(diǎn)，最大徑流量出現(xiàn)在 7、8月份，約占全年徑流量的52%，最小徑流出現(xiàn)在12月至次年3月，僅占全年徑流量的7.5%。

3.1.2降水量變化規(guī)律

根據(jù)太子河流域內(nèi)現(xiàn)有雨量觀測站所提供的降水量資料可知：1965-2012年期間，太子河流域平均年降水量為792.1 mm，2010年的降水量最大，為1 306.4 mm，1989年的降水量最小，為564.1 mm。從相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，太子河流域降水量的年際變化呈現(xiàn)出不規(guī)則的豐枯交替、時豐時枯特點(diǎn)。太子河流域于1961-1962年、1976-1984年、1988-1989年、1996-2000年出現(xiàn)連續(xù)枯水期，于1963-194年、1985-1987年、1994-1995年出現(xiàn)連續(xù)豐水期，其他年份為平水期。同時，受季風(fēng)氣候的影響，太子河流域降水量帶有明顯季節(jié)性，使其年內(nèi)降水量的分配極為不均勻。太子河流域的雨季為5、6月份，降水全盛期為7、8月份，約占全年降水量的50%，而12月至次年3月的降水量僅占全年降水量的10%左右。

3.1.3蒸發(fā)量變化規(guī)律

根據(jù)1981-2005年的太子河流域蒸發(fā)量資料顯示：太子河流域年平均水面蒸發(fā)量為1 045 mm，1989年出現(xiàn)最大年蒸發(fā)量，即1 411 mm；1996年出現(xiàn)最小年蒸發(fā)量，即891.4 mm，具體情況如圖1所示。受季風(fēng)氣候的影響，太子河水面蒸發(fā)量的年內(nèi)分配不均勻，蒸發(fā)量最大為5-6月份，占全年32%左右，蒸發(fā)量最小為11月至次年2分月，占全年7%左右。

圖1　太子河水面蒸發(fā)量的年際變化圖

3.1.4洪水特征

太子河流域處于熱帶海洋氣團(tuán)與極地大陸氣團(tuán)的交接地帶，7月中旬，因太平洋副高加強(qiáng)北上，易出現(xiàn)暴雨；而8月下旬，太平洋副高南撤，暴雨基本結(jié)束。也就是說，太子河流域的暴雨多發(fā)生在7月中旬至8月中旬，并呈現(xiàn)出水量大、漲水快的特點(diǎn)，易引發(fā)洪水。近期在該流域發(fā)生洪水的年份為1995年，洪峰流量為每秒2 070 m3。

3.1.5水質(zhì)狀況

根據(jù)2006-2012年太子河流域水環(huán)境監(jiān)測中心對水功能區(qū)水樣的檢測結(jié)果顯示：老官砬子以上河段為Ⅰ、Ⅱ類水質(zhì)，以下河段一般為Ⅴ、Ⅵ水質(zhì)。從太子河流域水質(zhì)的整體情況來看，上游水質(zhì)明顯好于下游水質(zhì)，支流水質(zhì)明顯好于干流水質(zhì)。太子河進(jìn)入市內(nèi)后的河段，除水庫段之外，基本為Ⅴ類水質(zhì)，污染物嚴(yán)重超標(biāo)，主要包括高錳酸鹽、氨氮、揮發(fā)酚等。

3.2討論

根據(jù)太子河流域水文特性分析結(jié)果顯示：太子河流域的徑流量、降水量變化呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特征，即7、8月份的徑流量、降水量大，12月至次年3月的徑流量、降水量小，這對農(nóng)業(yè)、工業(yè)、社會生活等方面造成了不利影響，為此太子河中上游建成了多個水庫和翻板壩，起到了調(diào)節(jié)下游徑流量的良好作用；太子河流域的蒸發(fā)量年內(nèi)分配不均勻，5、6月份的蒸發(fā)量大，由于太子河流域的農(nóng)作物生長處于少雨季節(jié)，加之這一期間內(nèi)會出現(xiàn)水面蒸發(fā)量峰值，從而導(dǎo)致太子河流域經(jīng)常出現(xiàn)春旱現(xiàn)象；太子河流域7月中旬至8月中旬是暴雨多發(fā)期，由于太子河流域的一些支流河道比降較大，如蘭河、細(xì)河、湯河等，所以一旦出現(xiàn)暴雨，便極易引發(fā)突發(fā)性洪水，進(jìn)而造成洪澇災(zāi)害；受太子河流域污染物超標(biāo)的影響，市內(nèi)河段及下游地下水受到一定程度污染，對流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境也帶來了諸多負(fù)面影響，為此必須采取有效措施對水質(zhì)污染進(jìn)行控制。

4結(jié)語

通過太子河流域水文特性的分析研究，認(rèn)為在開發(fā)、利用太子河流域的水資源時，必須充分考慮太子河流域降水量、徑流量、蒸發(fā)量、洪水、水質(zhì)的變化特征，制定切合實(shí)際的水資源可持續(xù)發(fā)展管理策略，確保該流域的水資源能夠滿足本溪市、遼陽市、鞍山市等城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，逐步解決抗旱防澇、水資源短缺、結(jié)構(gòu)性水污染等問題。為此，建議應(yīng)采取以下有效措施：

1)促進(jìn)雨水資源化。根據(jù)太子河流域降水量的年內(nèi)變化特點(diǎn)，在每年7、8月份著重開展雨水收集工作，將收集的雨水作為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、補(bǔ)充地下水的水源，用以緩解流域內(nèi)的用水壓力。

2)做好防洪減災(zāi)工作。妥善處理好太子河流域的水資源開發(fā)利用與水災(zāi)防治，根據(jù)流域水文特性制定防洪總體規(guī)劃。充分發(fā)揮各大水庫在調(diào)節(jié)太子河流域基流中的作用，減少汛期基流，增加枯水期基流，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)的用水需求，降低旱澇災(zāi)害發(fā)生幾率。

3)加強(qiáng)水污染防治。針對太子河流域下游水質(zhì)污染嚴(yán)重問題，一方面加強(qiáng)水環(huán)境質(zhì)量狀況監(jiān)測，加大水資源管理執(zhí)法力度，嚴(yán)格控制污水排放；另一方面提高污水處理率，增強(qiáng)污水回用能力，緩解水資源短缺與需求之間的矛盾。

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[中圖分類號]P331

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0122-02

[作者簡介]張志斌( 1982-)，男，遼寧康平人，工程師，主要從事水文測驗(yàn)、水文預(yù)報、水資源評價論證等工作。

[收稿日期]2015-11-16