魁龍水庫水文要素特征分析

李光建

（遵義水利水電勘測設(shè)計研究院 貴州遵義 563000)

引言

魁龍水庫正常蓄水位 630m、死水位 602m，正常庫容 979萬 m3、死庫容71.9萬 m3、興利庫容 907萬 m3、總庫容 1152萬 m3、水庫規(guī)模為中型、工程主要建筑物等級屬Ⅲ等。計劃施工總工期36個月，概算總投資27445萬元。根據(jù)余慶氣象站和余慶水文站積累多年的水文氣象資料，從降雨、徑流、洪水、泥沙、水質(zhì)等方面，對魁龍河水文特性進(jìn)行分析，以確保水庫工程規(guī)劃建設(shè)合理利用水資源，避免生態(tài)環(huán)境惡化、生態(tài)破壞等嚴(yán)重后果發(fā)生，推動工程安全可靠、高效持續(xù)、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的建設(shè)。

1 流域概況及氣象

魁龍水庫位于余慶縣小腮鎮(zhèn)魁龍村的魁龍河下游，水庫壩址位于東經(jīng)107°51′30″，北緯27°12′21″，距余慶縣城直線距離約2.5km。水庫所在河流魁龍河系余慶河左岸一級支流，全流域面積20.2km2，多年平均徑流量1050萬m3。魁龍水庫壩址以上流域面積 19.3km2，占全流域面積的96%，多年平均徑流量982萬m3。根據(jù)《余慶縣城供水配置方案》，魁龍水庫工程為魁龍河和鄰近的小溪河聯(lián)合開發(fā)方案，采用隧洞自流引小溪河水至魁龍水庫。小溪河屬余慶河左岸一級支流，全流域面積 28.3km2（余慶境內(nèi)流域面積23.9km2)，多年平均徑流量 1472萬 m3。小溪河壩址以上流域面積 20.1km2，占全流域面積的71%，多年平均徑流量1028萬m3。

區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤，雨量豐沛，光水熱同季。根據(jù)余慶縣氣象站1951～2010年系列資料統(tǒng)計，多年平均氣溫16.6℃，多年極端最高氣溫38.1℃，多年極端最低氣溫-6.4℃，最熱月七月平均氣溫25℃，多年平均無霜期297天，年平均最大風(fēng)速12m/s。多年平均降雨量1091.8mm，其中最大年降水量1462.1mm（1967年)，最小年降水量708.3mm（1981年)。

2 降雨

2.1 統(tǒng)計參數(shù)的分析及參數(shù)的地區(qū)分布

對余慶縣氣象站年雨量資料系列 1961～2010年采用頻率計算，并用P—Ⅲ曲線適線，變差系數(shù) Cv參考計算并根據(jù)適線確定，偏態(tài)系數(shù)經(jīng)分析采用Cs＝2Cv。根據(jù)流域地理特點(diǎn)，結(jié)合“貴州省 1956～2000同步期年降水量均值等值線”，余慶縣城及周邊地區(qū)年降水量多在1080mm左右；北部的烏江河谷稍低，年降雨量多在1050mm左右。年降雨量變差系數(shù) Cv值在 0.18左右，魁龍水庫流域距余慶縣氣象站較近，氣象站降水資料與設(shè)計流域基本一致，故魁龍水庫壩址以上流域及小溪河流域年平均降水量取1091.8mm，Cv=0.18，年雨量最大值1462.1mm，年雨量最小值708.3 mm。

2.2 降水量的年際年內(nèi)變化

降水量年際變化以豐、平、枯水年相互交替出現(xiàn)為主，連續(xù)的豐水年組有 1967～1969年，1973～1976年，1993～1996年，連續(xù)的平水年組有1977～1979年，2002～2004年，連續(xù)的枯水年組有 1970～1972 年，1983～1990 年，2005～2007年，年際變差系數(shù)0.18。

降水年內(nèi)變化極不均勻，以余慶縣氣象站資料分析，最大連續(xù)4個月（5～8月)多年平均降水量占全年降水量的58.2%，豐水期6個月（5～10月)多年平均降水量為816.7mm，占全年降水量的74.8%，年際變差系數(shù)0.23。枯水期6個月（11～4月)多年平均降水量為 275.1mm，占全年降水量的25.2%，年際變差系數(shù)0.32。降水量最大月份為6月份，多年平均降水量為187mm，占全年降水量的 17.1%。降水量最小月份為 12月份，多年平均降水量為21.3mm，占全年降水量的 1.95%。

3 徑流

3.1 徑流特性

設(shè)計流域均屬山區(qū)雨源性河流，多年平均徑流深為 520mm左右，徑流分布規(guī)律與降水基本一致，汛期 5～10月徑流量占全年徑流量的75.8%，年際變化也大，變差系數(shù)0.33，枯季徑流相對穩(wěn)定。

3.2 天然徑流

魁龍水庫壩址處1961～2010年各年逐月（天然)徑流系列資料按水文年統(tǒng)計，其多年平均徑流量1003萬m3，最大年徑流量1617萬m3（1967～1968年)，最小年徑流量489萬m3（1981～1982年)，分別是多年平均徑流量的 1.61倍和 0.49倍。汛期（5－10月)徑流量（753萬 m3)占年徑流量（1003萬 m3)的 75.1%，枯季（11－4月)徑流量（250萬 m3)占年徑流量（1003萬m3)的24.9%。

3.3 設(shè)計徑流

設(shè)計徑流采用“降雨徑流頻率相應(yīng)法”推求，所推求的徑流系列為天然狀況下的徑流系列成果，故還需對徑流系列作“還現(xiàn)”處理得到設(shè)計徑流（即扣除流域內(nèi)用耗水)。魁龍水庫壩址處1961～2010年各年逐月（設(shè)計)徑流系列資料按水文年統(tǒng)計，其多年平均徑流量982萬m3，最大年徑流量 1596萬 m3（1967～1968年)，最小年徑流量466萬m3（1981～1982年)，分別是多年平均徑流量的1.63倍和0.47倍。汛期（5－10月)徑流量（735.3萬 m3)占年徑流量（982萬m3)的74.8%，枯季（11－4月)徑流量（246.9萬m3)占年徑流量（982萬m3)的25.2%。小溪河壩址處 1961～2010年各年逐月（設(shè)計)徑流系列資料按水文年統(tǒng)計，其多年平均徑流量1028萬m3，最大年徑流量1667萬m3（1967～1968年)，最小年徑流量491萬m3（1981～1982年)。

4 洪水

4.1 設(shè)計暴雨

根據(jù)余慶縣氣象站實(shí)測年最大日暴雨量（1937～2010年)系列資料作頻率計算，并結(jié)合《貴州省短歷時暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖集》之“年最大 24小時點(diǎn)雨量均值等值線圖”和“年最大24小時點(diǎn)雨量Cv值等值線圖”查值成果綜合分析，設(shè)計流域洪水計算暴雨成果采用值H24=91.10mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv。1小時暴雨根據(jù)《貴州省短歷時暴雨統(tǒng)計參數(shù)等值線圖集》查算為S=40.0mm，Cv=0.40，Cs=3.5Cv，成果見表1所示。

4.2 設(shè)計洪水

魁龍水庫洪水由魁龍河流域洪水和小溪河引洪水量共同組成。魁龍河和小溪和洪水均由《貴州省特小流域暴雨洪水計算方法》中的相應(yīng)公式分別計算后組合而成，成果見表2所示。

由于小溪河洪水可通過隧洞引至魁龍水庫，所以魁龍水庫設(shè)計洪水還需要考慮引洪量，該隧洞最大允許過流量為6.50m3/s。首先根據(jù)小溪河攔河壩壩址處洪水過程線對其中大于 6.50m3/s的部分作棄水處理，得到隧洞引洪過程線，再與魁龍河壩址處同頻率洪水過程線對應(yīng)合并,得到魁龍水庫壩前設(shè)計洪水過程線。設(shè)計洪水洪峰流量、最大24小時洪量成果如表3所示。

表1 設(shè)計流域設(shè)計暴雨成果表

表2 設(shè)計流域各頻率設(shè)計洪水成果表

表3 （小溪河引洪后)魁龍水庫壩前各頻率設(shè)計洪水成果表

5 泥沙

魁龍河和小溪河兩個流域下墊面情況相似，流域內(nèi)植被較好，農(nóng)墾度一般。參考《貴州省地表水資源》之“懸移質(zhì)多年平均侵蝕模數(shù)分區(qū)圖”， 本區(qū)域懸移質(zhì)多年平均侵蝕模數(shù)多在200～500t/km2·年。結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況綜合分析后確定侵蝕模數(shù)采用 350t/km2·年。魁龍河水庫壩址以上流域面積 19.3km2，則懸移質(zhì)年輸沙量為 6760t，泥沙容重按 1.3t/m3計，則懸移質(zhì)年輸沙量為5200m3。通常情況下推移質(zhì)多按懸移質(zhì)的20%考慮，但本流域較為特殊，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，流域內(nèi)植被雖然較好，但流域內(nèi)多數(shù)河段河床及兩岸坡多出露下第三系碎屑巖類礫巖，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，該地區(qū)礫巖弱風(fēng)化飽和抗壓強(qiáng)度一般15～20Mpa，屬軟巖類，強(qiáng)度較低，抗沖刷性也較差，河道內(nèi)推移質(zhì)多為1～2m厚，較其它地區(qū)流域面積、侵蝕模數(shù)及河道坡降相近的河流推移質(zhì)明顯偏多，基于此，本流域的推移質(zhì)按懸移質(zhì)的30%考慮，為 1560m3。小溪河壩址以上流域面積20.1km2，年輸沙量為 5420m3。經(jīng)隧洞引水至魁龍水庫的多年平均引水量為608萬m3，占年徑流量的 59%，由于在隧洞前設(shè)置有沉沙池和攔污柵，故不考慮推移質(zhì)進(jìn)入水庫。因此，小溪河每年經(jīng)過隧洞進(jìn)入魁龍水庫的懸移質(zhì)輸沙量有3200m3。兩者合計，魁龍水庫懸移質(zhì)年輸沙量為8400m3，推移質(zhì)為1560m3。

6 水質(zhì)評價

魁龍水庫工程的主要任務(wù)是城市供水，水源主要為魁龍河和小溪河河水。為了進(jìn)一步了解水質(zhì)情況，按水質(zhì)檢測的相關(guān)規(guī)范要求，有關(guān)單位分別對魁龍河、小溪河壩址河段水質(zhì)進(jìn)行了取樣檢驗(yàn)。根據(jù)水質(zhì)化學(xué)分析報告，對照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002)，從檢測的指標(biāo)來看，按單因子評價法評定，魁龍河水庫壩址河段和小溪河攔河壩壩址河段現(xiàn)狀水質(zhì)屬地表Ⅲ類水質(zhì)，從已檢測的指標(biāo)來看，可滿足城市供水水源地水質(zhì)要求。

7 結(jié)束語

魁龍水庫為魁龍河和鄰近的小溪河聯(lián)合開發(fā)方案，設(shè)計水平年（2020年)日供水量 3.21萬m3/d，年供水量為 1170萬 m3/a。水資源開發(fā)利用率73.6%。工程實(shí)施后，對促進(jìn)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和保持社會穩(wěn)定起著積極重要的作用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。