学文网摘要:水文系列的延长和上游玉石水库的修建,在一定程度上影响着本流域的水文特性。根据上述原因,本文从降水、蒸发、径流、洪水、泥沙、水质等方面,论述碧流河流域的水文特性,分析了各水文要素的变化规律。
关键词:降水; 蒸发; 径流; 洪水; 泥沙; 水质; 碧流河流域
1、流域概况
碧流河发源于辽宁省营口盖州市境内的七盘山,流经盖州、庄河、普兰店三市,于大连普兰店市谢家屯附近流入黄海,河长156km,流域面积2814 Km2,流域位于辽东半岛南部,东以大洋河、庄河为界,西邻复州河,北靠大清河,南临黄海。上游为低山区,中游为丘陵带,下游河谷开阔平直,进入半平原区,流域平均海拔高度在1000m以下。流域内有大小支流近20条,控制面积超过100km2的支流有4条。
碧流河水库位于碧流河干流上,工程始建于1975年,1983年水库落闸蓄水;流域控制面积2085km²,占全流域面积的74.1%;水库按五百年一遇洪水设计,万年一遇洪水校核,最大库容9.34亿m3,设计年平均城市供水量为4.03亿m3,是一座以城市供水为主,兼有防洪、发电、养鱼、灌溉、旅游等综合利用的大型水库。由于工程设计需要,现已把下游小宋家屯站1980年前水文资料换算成水库坝址资料,即水库坝址处已有53年(1951~2003年)水文资料。
2、气候特征
碧流河流域地处北温带湿润气候区,春季回暖迅速,风多雨少,夏季多高温高湿天气,降雨多集中在夏季,秋季凉爽,冬季盛行西北风,晴天多,降水少。流域多年平均气温为8.4~10.3 0C,年平均风速12.5m/s,多年平均降水量746.6mm。夏季,流域内经常受华北气旋、台风、冷锋的影响,容易产生强度大、范围广的降水,且时间集中;冬季主要以降雪为主。
3、降水与蒸发特性
3.1 降水特性
3.1.1 年降水量
碧流河流域设计年平均降水量为780mm,实测多年平均降水量为746.4mm,两者基本接近。降水量的年际变化很大,最大年降水量1964年1175.2mm,最小年降水量2002年423.3mm,最大年降水量是最小年降水量的2.8倍。降水的年内分配极不均匀,降水主要集中在6~9月,尤其集中在7~8月;经资料统计得出,7、8月降水量占年降水总量的54.1%,6~9月降水量占年降水总量的76.2%,12~2月降水量占年降水总量的3.2%。
3.1.2 降水特性
碧流河上游由于地理位置和地形条件,经常受到各种天气系统的影响,其主要类型有:华北气旋雨,几乎每年出现,特点是降水历时短,雨强较大;台风雨,出现的次数比气旋雨少,但一旦出现,雨强很大,范围较广,历时较长;冷锋(或冷涡)雨,出现次数多,但降水强度小,一般为中到大雨。通过对历史资料分析发现,碧流河流域凡是发生强度较大的降雨,大多数是由台风雨造成,如1985年9号台风,流域坝上平均降水208.1mm,1994年15号台风,流域坝上平均降水179.5mm,1997年11号台风,流域坝上平均降水216.9mm;最大日降水量主要集中在7~8月。历史资料中,最大12h降水量为156.3mm,最大24h降水量为206.0mm;最小12h降水量为45.5mm,最小24h降水量为46.2mm。流域降水历时一般为1~2日,个别降水历时也达到3日,且流域暴雨时间大多集中在18h以内。
3.2 蒸发特性
碧流河流域的蒸发观测采用∮20的蒸发皿和E601型蒸发器。每年5月1日~9月30日,蒸发观测同时采用以上两种蒸发器,其余时间均采用∮20的蒸发皿观测。水面蒸发量的年内分配主要受气候变化影响,水面蒸发量最小值常发生在12~1月,而最大值常发生在5~6月。水库原设计坝上水面蒸发量为1305.2mm,实测多平均蒸发量为1404.4mm,实测资料略大于设计值,分析原因应与全球气候变暖有关。
4、径流特性
4.1 径流
4.1.1 径流的年际变化
由于地形地貌和水文气象等影响,碧流河流域径流量的年际变化很大,最大年径流量为1964年的14.66亿m3,最小年径流量为2002年的1.09亿m3,最大年径流量是最小年径流量的13.4倍。设计年平均径流量为7.2亿m3,而1951~2003年的多年平均径流量为6.17亿m3,两者间相差近1亿m3。
4.1.2 径流的年内分配
碧流河流域径流量在年内分配变化很大,最大洪水及径流量多出现在7~8月。从53年资料分析得知,径流的年内分配极不均匀,径流主要集中在6~9月(汛期),尤其集中在7~8月;7、8月径流量占年径流量的70%,6~9月径流量占年径流量的84%,;这一阶段的洪水大小将直接影响着枯水季节径流量多少。对于场次洪水而言,径流主要集中在降水后的第一天,其入库径流规律为:第一日60%左右,第二日15%左右,第三日10%左右,第四、五日为15%左右;因此,在洪量调度为主、洪峰调度为辅的水库洪水预报调度作业当中,第一日洪水的准确预报和第一日径流量的科学调度是安全度汛的保证。
5、洪水特性
碧流河流域的洪水均由暴雨形成。汛期洪水除受暴雨特性影响外,还受地理因素的综合影响,导致各河段洪水特性不尽相同。由于暴雨急,洪水汇流时间短,往往形成峰高、量大的洪水;一次洪水过程一般为3~5日,洪峰出现在集中降水后的12~15h之间。经分析,7~8月洪水发生频率占全年的87%,且7~8月超过1000 m3/s的洪峰的频率占整个1000m3/s以上洪峰样本的93%。碧流河水库建成后,流域遭遇2次接近50年一遇洪水,即1985年9号台风和1994年15号台风形成的洪峰流量各为5320m3/s和5750m3/s。通过对历史资料分析计算,得出碧流河流域洪水的峰量关系简化公式为:
QM ≈ a * 800 * W
QM--- 次洪水洪峰流量
a--- 径流变化系数(W1.5时,a取1.2;W在1.5~3.0时,a取2.0;W3.0时,a取1.5)
W--- 以亿立方米为单位的洪水总量
利用现有碧流河水库小宋屯站洪水资料系列进行洪峰、洪量的频率计算,将1879年调查得出的7900m3/s洪峰按100年一遇历史洪水考虑,计算洪峰按不连续系列采用绘线读点补矩法、洪量按连续系列采用矩法进行频率计算,线型为皮尔逊Ⅲ型;通过试线,洪峰Cs采用3Cv,洪量Cs采用2.5Cv。计算得出,随着资料系列的延长,洪峰、洪量系列的均值有所变化,洪峰系列的Cv值有增大的趋势,洪量系列的Cv值与原设计一致。各频率洪峰与原设计相比偏小一些,但相差不大;各频率洪水洪量与原设计相比,减少近13.4%。
6、泥沙
碧流河流域现有2个泥沙观测站:茧场站和岭西站,其中茧场站多年平均含沙量为379g/m3,岭西站多年平均含沙量为437g/ m3。碧流河水库建成后,地方***府和水管单位特别重视流域的水土流失治理,通过涵养林、小型截沙工程建设等方式,有效的解决了泥沙淤积问题,同时改善了流域内的生态环境。
7、 水质与水污染现状
碧流河水库从1989年起,对水库水质进行监测。库区内共设4个断面,7条垂线和15个采样点,实行长年监测。水库于6~9月(汛期)每月采样2次,其余时间每月采样1次,全年采样15次。现有监测项目40个,并已全部实现自行监测。经监测得知,水库内水质总硬度为50 ~90mg/L,PH值为6.5~8.5,总碱度为30~350mg/L。流域内没有城市和大的工矿企业,仅有几家金矿,且都采取了相应的排污治污措施。目前流域水质状况良好,水质达到了国家饮用水I级标准。水库水质监测水平和手段不断提高,先后获得国家质量技术监督局颁发的质量认证证书和中华环保世纪行的高度评价,使大连市成为全国10大优质饮用水城市之一。
8、 结语
如上所述,随着资料系列的延长,碧流河流域的水文特性发生了一定的变化,10年一周期的阶段性多年平均降水逐渐递减,各频率洪水的峰和量也比原设计小了一些;目前,水库进一步加强了水土流失治理和生态环境建设等水源保护的力度。流域内植被良好,河流含沙量小,水质优良,水土保持效果明显。
作者简介:
曲艺:男,辽宁大连人,工程师;单连君:男,辽宁大连人,工程师;王忠瑞:男,辽宁大连人,高级工程师 ;牟宝权:男,辽宁大连人,高级工程师。
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