天山北坡大南溝河徑流特性分析

王 兵，俞 健

(新疆石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

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天山北坡大南溝河徑流特性分析

王 兵，俞 健

(新疆石河子水文勘測(cè)局，新疆 石河子 832000)

徑流分析是大南溝河水庫(kù)壩址斷面水文分析計(jì)算的重要組成部分，本文通過(guò)采用鄰近河流八家戶水文站資料對(duì)大南溝徑流組成及時(shí)空分布和三性特性進(jìn)行了分析，并利用水文上兩種方法對(duì)年徑流量進(jìn)行計(jì)算，為大南溝擬建水庫(kù)水文分析計(jì)算提供了依據(jù)。

徑流；特性；分析

大南溝河位于天山山脈依連哈比爾尕山北麓，是金溝河的一條支流。大南溝河流域地處新疆維吾爾自治區(qū)沙灣縣境內(nèi)準(zhǔn)噶爾盆地南緣，東與寧家河流域相鄰，西與巴音溝河流域接壤，南以庫(kù)木克咀姆大坂山脊為界，北至金溝河匯合口。流域地理位置介于東經(jīng)85°14′～85°29′和北緯43°52′～44°11′之間。大南溝河流域研究區(qū)內(nèi)曾建有地方專用水文站即大南溝渠首站，渠首站以上河長(zhǎng)26.4 km，集水面積160 km2。

1 徑流分析

徑流分析是大南溝河水庫(kù)壩址斷面水文分析計(jì)算的重要組成部分，由于大南溝河上未設(shè)立國(guó)家水文觀測(cè)站，僅設(shè)立了一個(gè)大南溝渠首站，且該站河道來(lái)水觀測(cè)年限較短(不足30年)，因此水文分析計(jì)算借用鄰近流域金溝河河八家戶水文站長(zhǎng)系列徑流觀測(cè)資料，分析大南溝河的徑流特征并參與進(jìn)行大南溝河年徑流量的計(jì)算。

2 參證站徑流三性分析

2.1 可靠性分析

八家戶水文站1983～2015年33年徑流觀測(cè)資料系列，符合《河道流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》GB50179-93、《水文資料整編規(guī)范》SL247-1999的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)新疆水文水資源局審查驗(yàn)收，已編入國(guó)家水文年鑒和水文專用數(shù)據(jù)庫(kù)，資料系列是可靠的。

2.2 一致性分析

就徑流資料系列而言，影響系列一致性的主要因素來(lái)自區(qū)間入水、分水、人類(lèi)活動(dòng)以及計(jì)算斷面上下遷移等。八家戶水文站測(cè)驗(yàn)斷面自設(shè)站以來(lái)水流特性控制良好，徑流資料一致性較好，八家戶水文站33年徑流系列資料具有一致性。

2.3 代表性分析

2.3.1 豐枯變化分析

從八家戶站年徑流量模比系數(shù)差積曲線(圖1)可以看出， 1983～2015年包含有三個(gè)豐枯期，1983～1994年枯水期，歷時(shí)12 a，其中包含有一些小的周期；1995～2002年為豐水期，歷時(shí)8 a；2003～2015年為平水期，歷時(shí)13 a。由此可見(jiàn)，該系列包括的年徑流豐、平、枯水變化過(guò)程較完整。

圖1 八家戶站年徑流量模比系數(shù)差積曲線圖

2.3.2 模比系數(shù)累積平均值曲線分析

繪制八家戶站年徑流量模比系數(shù)累積平均值曲線(見(jiàn)圖2)，累積曲線隨時(shí)間的增長(zhǎng)，變幅越來(lái)越小，年徑流系列在20年以上時(shí)，模比系數(shù)累積曲線穩(wěn)定趨近于1，可見(jiàn)系列均值有較好的代表性。

圖2 八家戶站年徑流量模比系數(shù)累積平均值曲線圖

2.3.3 不同長(zhǎng)度徑流系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)誤差分析

對(duì)八家戶站年徑流量系列取不同長(zhǎng)度，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)相對(duì)誤差分析，結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)系列長(zhǎng)度達(dá)25年以上時(shí)，系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)已經(jīng)基本穩(wěn)定，與長(zhǎng)系列比較，均值、Cv值相對(duì)誤差均小于3%。

綜合上述分析，八家戶站年徑流過(guò)程包括了較完整的豐、平、枯水過(guò)程，隨著系列長(zhǎng)度增加，系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)趨于穩(wěn)定。所以，八家戶站33年的徑流系列資料有較好的代表性。

3 年徑流量計(jì)算

大南溝河為有少量水文觀測(cè)資料河流，根據(jù)該河及鄰近流域河流資料，現(xiàn)采用徑流模數(shù)法、徑流深等值線圖法、面積比擬法兩種方法分別推求多年平均年徑流量。

表1 八家戶站年徑流量長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)及相對(duì)誤差表

3.1 徑流模數(shù)法

根據(jù)大南溝水庫(kù)上、下壩址斷面集水面積和八家戶水文站1983～2015年33年的徑流資料，可推求出水庫(kù)上、下壩址斷面多年平均年徑流量，采用公式如下：

W大南溝/F大南溝=W參/F參

式中：W大南溝為大南溝水庫(kù)壩址處多年平均年徑流量(m3)；F大南溝為大南溝水庫(kù)壩址以上集水面積(km2)；W參為參證水文站多年平均年徑流量(m3)；F參為參證水文站測(cè)驗(yàn)斷面以上集水面積(km2)。

利用面積比法，推求出水庫(kù)上、下壩址斷面多年平均年徑流量分別為0.215 4×108m3和0.219 2×108m3。

3.2 徑流深等值線圖法

徑流深等值線圖法是對(duì)無(wú)資料區(qū)域小洪溝年徑流量均值估算的常用方法。

新疆水文水資源局于2001年在1:25萬(wàn)電子地圖上繪制完成了瑪納斯河流域1956～2000年多年平均地表徑流深等值線圖，依據(jù)該等值線圖，經(jīng)周邊流域徑流深區(qū)域平衡計(jì)算，可得到流域年徑流深等值線圖(見(jiàn)圖3)。根據(jù)圖3及水庫(kù)壩址上、下斷面以上流域集水面積，量算得到水庫(kù)上壩址斷面以上流域年徑流深為57.2 mm，折算成年徑流量為0.055 1×108m3；量算得到水庫(kù)下壩址斷面以上流域年徑流深為56.8 mm，折算成年徑流量為0.055 7×108m3。計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 水庫(kù)壩址斷面集水面積所產(chǎn)生的徑流量計(jì)算成果表

因徑流深等值線圖法使用資料年限截止到2000年，需把水庫(kù)壩址計(jì)算成果訂證到2015年，肯斯瓦特站1956-2000年多年平均年徑流量為12.20×108m3，將其延長(zhǎng)至2015年為12.57×108m3，訂正系數(shù)為1.030，利用該訂正系數(shù)訂正后，水庫(kù)上壩址處多年平均年徑流量為0.056 8×108m3；水庫(kù)下壩址處多年平均年徑流量為0.057 4×108m3。

圖3 大南溝河流域年徑流深等值線圖

本次水庫(kù)壩址斷面年徑流量推求采用了兩種方法，即徑流模數(shù)法、徑流深等值線圖法。

徑流模數(shù)法是利用八家戶站33年的徑流資料，根據(jù)八家戶水文站和大南溝水庫(kù)壩址以上集水面積，按面積比的方法，來(lái)推求出水庫(kù)壩址斷面年徑流量，計(jì)算成果精度較可靠。

徑流深等值線圖法是以周邊流域?yàn)榭刂?，?jīng)徑流深區(qū)域平衡計(jì)算，從而獲得大南溝河流域徑流深等值線的走向，考慮的因素較多，由于參證站所屬流域?yàn)榇罅饔颍竽蠝虾恿饔蚴切×饔?，小流域控制站點(diǎn)偏少，致使該區(qū)域徑流深等值線的走向有其任意性，該法計(jì)算成果僅供參考。

表3 兩種推求方法計(jì)算成果比較

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)水文資料的查閱、收集、整理及數(shù)據(jù)的處理，通過(guò)計(jì)算利用參證站的資料推算出擬建大南溝水庫(kù)上下壩址的年徑流量資料，為水庫(kù)建設(shè)提供了水文分析計(jì)算的數(shù)據(jù)支持。對(duì)于大南溝河的小流域有其自身獨(dú)有的特性，加之小流域控制站點(diǎn)偏少，所以通過(guò)相鄰的參證站也間接的了解大南溝河的河流特性。通過(guò)計(jì)算分析成果為大南溝的水利設(shè)施的投資提供數(shù)據(jù)參考和理論支持。

[1]劉文光.水文分析與計(jì)算[M].河海大學(xué)出版社.1997.[2].

[2]楊旭東，常紅，郭軍偉.水資源合理配置淺析[J].水利科學(xué)與經(jīng)濟(jì).2008.(4)：293-294.

[3]高佩玲，雷廷武，邵明安，等.小流域土壤侵蝕與徑流過(guò)程自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).2005.(10)：164-166.

2017-04-07

王兵(1979 -)，男，新疆石河子人，助理工程師，主要從事水文水資源勘測(cè)、地表、地下水資源調(diào)查與分析評(píng)價(jià)工作。

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