西安市黑河流域徑流計算分析

董亞軍

(西安水務(集團)李家河水庫管理有限公司，陜西 西安 710199)

1 流域概況

黑河為渭河一級支流，發(fā)源于秦嶺太白山主峰，干流總長125.8 km，流域面積2 258 km2,河道平均比降8.77‰。黑河峪口以上干流長91.2 km，河床比降約14.7‰，控制面積1 481 km2，河流含沙量小，水質(zhì)無污染，符合國家飲用水標準[1]。陽化河屬清水河支流，由強峪溝、羊道溝、黑影溝等3溝匯入，流域面積7.2 km2。沙河為黑河一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓，流域總面積164 km2，河流全長44.0 km。西駱峪水庫壩址以上流域面積82.7 km2，河長18.5 km，河道平均比降45.3‰。就峪河為黑河一級支流，河流最大長度39.1 km，流域面積95.4 km2，平均比降18.9%。田峪河為黑河最大的一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓，在終南鎮(zhèn)以北流入黑河。主河道長52.6 km，平均比降20.5%，流域面積297.5 km2。赤峪河屬黑河支流，由赤峪、牛角溝、淺石溝水匯流而成。主河道長22.5 km，平均比降23.0%，流域面積23.6 km2。耿峪河屬渭河一級支流，主河長38.2 km，流域面積81.5 km2，比降15.0%。白馬河屬耿峪河支流，由小耿峪溝、狼溝匯流而成。小耿峪流域面積4.4 km2，平原區(qū)稱白馬河，為周至戶縣界河。甘峪河是澇河左岸最大的一條支流，發(fā)源于秦嶺北麓淺山區(qū)，全長47.4 km，流域面積140.5 km2，河道平均比降13.7‰，位于戶縣白廟以南的甘峪口建有甘峪水庫，壩址以上流域面積68.5 km2，河道長度17.4 km。澇峪河澇河是戶縣境內(nèi)的主要河流，屬渭河一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓，澇河干流總長82 km，流域面積663 km2,河道平均比降9.5‰。

2 徑流特性分析

黑河流域的徑流主要由降雨形成，其水情隨降雨的變化而變化，汛期河流的水量主要由降水補給，枯水季節(jié)主要依靠穩(wěn)定的地下水補給。徑流的年際變化較大，年內(nèi)分配不均[2]。據(jù)黑峪口站61年實測資料統(tǒng)計，多年平均徑流量為6.24億 m3，最大年徑流量12.2億 m3，最小年徑流量1.31億 m3，最大值和最小值分別為平均值的1.95倍和0.21倍；豐水期7-10月徑流量占年徑流量的62%，枯水期11-3月徑流量僅占年徑流的12.4%。歷年實測最大流量為3 040 m3/s，最小流量為0.03 m3/s,平均流量19.8 m3/s。

3 徑流計算分析

3.1 黑河金盆水庫徑流計算分析

3.1.1 徑流計算

以黑峪口水文站作為參證站，收集整理水文站1940-1941～2000-2001年共61 a的徑流資料進行計算分析。黑河黑峪口水文站有1940年8月至今的流量整編資料,其中1940、1945、1946、1949年四年資料不全，但在進行西安市黑河金盆水利樞紐工程初步設計時，已對上述年中缺測月份的徑流量進行了插補[3]。由于黑峪口水文站以上1995年9月建成了黑河低壩引水工程,按水利水電工程水文計算規(guī)范，需對黑峪口站1995年9月-2001年徑流資料進行還原，還原按式(1)計算，還原計算時段為月。經(jīng)還原計算，可得黑峪口水文站1940-1941～2000-2001年61年天然徑流系列。

黑峪口站天然徑流量=黑峪口站實測徑流量+黑河低壩引水工程引水量

(1)

根椐黑峪口水文站1940-1941～2000-2001年61年徑流系列進行頻率計算，計算得到的統(tǒng)計參數(shù)為：均值W=6.24億 m3，Cv=0.39，Cs=1.64Cv，采用P-Ⅲ曲線適線，其均值為W=6.24億 m3，Cv=0.39，Cs=2.0Cv。不同頻率的年徑流量見表1。

表1 黑峪口水文站年徑流計算成果表 億m3

3.1.2 徑流的年內(nèi)分配

1)長系列徑流的年內(nèi)旬分配

根據(jù)黑河金盆水庫調(diào)節(jié)計算要求，徑流的年內(nèi)分配采用長系列法，時段為旬。黑河金盆水庫設計時采用1956-1957～1982-1983代表段旬徑流進行調(diào)節(jié)計算，本次徑流的年內(nèi)旬分配計算將整個系列分為幾段：

(1)1940-1941～1955-1956采用實測旬徑流系列，其中1940、1945、1946、1949年四年資料不全，黑河金盆水庫設計時已將徑流資料插補到月，徑流旬分配參照相近月徑流的旬分配系數(shù)計算。

(2)1956-19571982-1983徑流的年內(nèi)旬分配直接采用黑河金盆水庫設計時成果。

(3)1983-1984～2000-2001徑流的年內(nèi)旬分配采用實測旬徑流資料，其中1995年9月-2001年采用還原后的旬徑流。黑河黑峪口站多年平均徑流的年內(nèi)月分配見表2。

表2 黑河黑峪口站多年平均徑流的年內(nèi)月分配表 億m3

2)典型年徑流的年內(nèi)旬分配

根據(jù)典型年的選擇原則，不同頻率的典型年選擇如下：

P=25%：1982-1983年、1988-1989年

P=50%：1976-1977年、1987-1988年

P=75% ：1974-1975年、1993-1994年

徑流的年內(nèi)旬分配系數(shù)采用黑峪口站旬徑流占年徑流的百分數(shù)，不同頻率徑流的年內(nèi)旬分配見表3。

表3 黑河黑峪口站典型年逐旬徑流量表 萬m3

3.2 西駱峪水庫徑流計算

3.2.1 徑流計算

西駱峪河無實測水文觀測資料，水庫年徑流采用黑河黑峪口站、澇河澇峪口站作參證站綜合分析計算。從黑峪口和澇峪口的徑流計算成果可以看出：黑峪口、澇峪口以上流域的徑流模數(shù)分別為42萬 m3/km2、36萬 m3/km2，黑峪口站徑流模數(shù)高于澇峪口，鑒于西駱峪河發(fā)源于淺山區(qū)，徑流模數(shù)相對較小，本次西駱峪水庫年徑流采用澇峪口站徑流量按面積比擬并考慮降雨修正，計算得到多年平均徑流量為2 480萬 m3(西駱峪水庫以上流域面雨量750 mm，澇峪口以上流域的面雨量為900 mm)。

根據(jù)渭河南岸秦嶺北麓河流Cv、Cs的變化情況，西駱峪水庫年徑流的Cv、Cs采用鄰近黑河黑峪口站的Cv、Cs值，即Cv=0.39，Cs=2.0Cv。由西駱峪水庫年徑流計算統(tǒng)計參數(shù)可計算出不同頻率的年徑流量，見表4。

表4 西駱峪水庫年徑流計算成果表 億m3

3.2.2 徑流年內(nèi)分配

采用典型年法計算,典型年的選擇同黑河金盆水庫壩址年徑流，即：P=25%：1982-1983年、1988-1989年；P=50%：1976-1977年、1987-1988年；P=75%：1974-1975年、1993-1994年。徑流的年內(nèi)旬分配系數(shù)采用黑峪口站旬徑流占年徑流的百分數(shù)，不同頻率徑流的年內(nèi)旬分配見表5。

表5 西駱峪水庫典型年逐旬徑流量表 萬m3

3.3 甘峪河徑流計算

甘峪河無實測徑流資料，水庫壩址年徑流采用澇峪口水文站作參證分析計算。將澇峪口站年徑流按面積比計算到甘峪水庫壩址，計算結(jié)果見表6。降水修正系數(shù)根據(jù)澇峪口以上流域的面雨量(900 mm)和甘峪水庫以上流域的面雨量(860 mm)確定為0.955。

表6 甘河甘峪水庫年徑流計算成果表 萬m3

3.4 澇河徑流計算分析

3.4.1 徑流計算

根據(jù)澇峪口水文站1950-2001年徑流資料進行頻率計算，統(tǒng)計參數(shù)為：W=1.25億 m3，CV=0.49，然后采用P—Ⅲ型曲線適線，適線結(jié)果為W=1.25億 m3，CV=0.55，從而可得澇峪口水文站年徑流計算成果，見表7。

表7 澇河澇峪口水文站年徑流計算成果表 億m3

3.4.2 澇河徑流分布特征

澇河的徑流主要由降水形成，流域山區(qū)和出山口后地貌、植被、土壤等條件差異較大，徑流時空分布不均，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)年際變化較大，年內(nèi)分配不均。澇河的徑流具有年際變化較大、年內(nèi)分配不均的特點。據(jù)該河澇峪口水文站1950-2001年52年實測資料統(tǒng)計，多年平均徑流量為1.25億 m3，最大年徑流量3.55億 m3，最小年徑流量0.341億 m3，最大值和最小值分別為平均值的2.84倍和0.27倍；汛期7-10月徑流量占年徑流量的50%以上，枯水期12-3月的徑流量占年徑流量不足10%。

(2)地區(qū)分布不均。澇河流域的降水量由上游向下游呈遞減的趨勢，上游的多年平均降水量為900 mm左右，下游入渭口附近多年平均降水量僅為600 mm左右，徑流的變化規(guī)律和降水一致，即年徑流深從上游到下游呈遞減趨勢，澇峪口以上山區(qū)為澇河流域的主要產(chǎn)流區(qū)。

(3)河流的含沙量小，水質(zhì)良好。澇河流域上游為土石山區(qū)，植被較好，人類活動影響較小，河流的含沙量小，澇峪口站的多年平均含沙量為0.37 kg/m3，水質(zhì)良好。

3.5 就峪、田峪、赤峪、耿峪徑流計算

就峪、田峪、赤峪、耿峪、白馬河的地表水資源量主要來源于峪口以上，徑流計算僅計算峪口以上斷面的徑流量。采用黑峪口、澇峪口站徑流模數(shù)綜合分析計算。

鑒于就峪、田峪、赤峪、耿峪、白馬河均發(fā)源于淺山區(qū)，徑流模數(shù)相對較小，采用澇峪口站以上流域的平均徑流模數(shù)36萬 m3/km2計算，計算結(jié)果為就峪河建筑物斷面多年平均徑流量為2 437萬 m3，田峪河建筑物斷面多年平均徑流量為8 478萬 m3，赤峪河建筑物斷面多年平均徑流量為709萬 m3，耿峪河建筑物斷面多年平均徑流量為1 649萬 m3。

3.6 黑河灌區(qū)各河流地表徑流總量

西安市黑河引水灌區(qū)西以清水河一級支流陽化河為界，東至澇河，其間有沙河、黑河、馬岔河、就峪河、田峪河、赤峪河、耿峪河、白馬河、甘峪河等11條河流。除陽化河、馬岔河、白馬河流域面積較小，不計算地表水徑流量外，其余8條河多年平均地表徑流量為93 011萬 m3，結(jié)果見表8。

表8 黑河灌區(qū)各河流地表徑流量

4 結(jié)語

陜西省水資源時空分布嚴重不均，關中盆地水資源供需矛盾更加突出。黑河作為西安市主要的供水水源地，承擔著保障市區(qū)日常生活用水的重任。對于黑河流域來說，水資源開發(fā)利用逐年增長，而徑流量則呈現(xiàn)逐年減少的趨勢，通過對該流域徑流特性及徑流量進行分析計算，對當?shù)厮Y源的合理開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展有重要指導意義。