漢江干流漢中水文站旱警流量分析

雷丹玲

（漢中水文水資源勘測(cè)局 陜西 漢中 723000）

旱警流量指標(biāo)是指在維持河流生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)基本流量的基礎(chǔ)上，綜合考慮斷面下游區(qū)間生產(chǎn)、生活用水要求，對(duì)流域的水文要素進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過(guò)整理分析計(jì)算而確定的斷面生態(tài)過(guò)流量。由于受全球氣候變化影響，我國(guó)干旱災(zāi)害頻次增加、范圍擴(kuò)大、損失加重，給旱區(qū)群眾生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。國(guó)家防總決定開展主要江河湖庫(kù)旱警流量的確定工作，漢中水文站是第一批要求制定完成旱警流量的水文站。這項(xiàng)指標(biāo)作為正常年份的斷面流量控制要求，遇特枯年份，確定江河湖庫(kù)干旱預(yù)警等級(jí)，按照水量調(diào)度指標(biāo)管理，并及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，是啟動(dòng)抗旱應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的重要依據(jù)，以滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需要。

1 漢江流域概況

漢江發(fā)源于陜西寧強(qiáng)縣璠冢山，于烈金壩至大安小盆地北納大林河，河流又進(jìn)入曲折峽谷，至胡家灣納玉帶河，流至沮水村納沮水河，至武侯鎮(zhèn)出峽，比降為1.25‰。流經(jīng)勉縣進(jìn)入漢中盆地，穿越南鄭、漢中、城固，到洋縣黃金峽復(fù)入峽谷。該河段長(zhǎng)105km，比降從1.0‰～0.5‰，平均0.85‰。流域面積超過(guò)10000km2，平均寬116km，中間形成東西長(zhǎng)100km，南北寬5km～25km，地面坡度1°～10°的漢中盆地。盆地內(nèi)良田廣布，灌溉事業(yè)發(fā)達(dá)，人口密集，為陜西開發(fā)較早的農(nóng)業(yè)區(qū)之一，盛產(chǎn)稻谷，號(hào)稱“魚米之鄉(xiāng)”。漢江流域的主要支流有沮水河、褒河、湑水河、濂水河、冷水河等河流，水資源豐富。漢中地形地貌為漢江灘地、一級(jí)階地和二級(jí)階地，南部為丘陵地帶，北部為淺山區(qū)，土壤多為沙土、輕壤土和輕粘土，自然條件較好，植被總覆蓋率為28.3%，主要災(zāi)害為洪災(zāi)和旱災(zāi)。

2 水文氣象

漢中市地處陜西省西南部秦巴山區(qū)，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，秦嶺是天然屏障，對(duì)漢中盆地氣候影響較大，冬季北方干旱氣團(tuán)不易侵入，而夏季濕熱氣團(tuán)卻易入境，使本區(qū)的氣候具有溫暖濕潤(rùn)、冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑、四季分明的氣候特點(diǎn)。多年平均氣溫14.3℃，年極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫－10.1℃。年日照1776小時(shí)，年無(wú)霜期246天。

漢中水文站設(shè)立于1971年6月，所在地為漢臺(tái)區(qū)漢江大橋斷面，是漢江干流的重要控制站之一。流域控制面積9329km2，至河口距離1383km。據(jù)多年降水資料統(tǒng)計(jì)，降水在時(shí)空上分布很不均勻，差異較大，冬春少，夏秋多，多年平均降水量為921.00mm。年均徑流量32.9億m3。1981年8月出現(xiàn)了建站以來(lái)最大洪水流量9520 m3/s，也是實(shí)測(cè)最大年徑流量為92.5億m3；在1979年7月1日出現(xiàn)了實(shí)測(cè)最小流量1.66m3/s，1997年實(shí)測(cè)最小年徑流量為8.63億m3，多年平均流量127m3/s。

3 旱警流量確定分析

確定流域干流區(qū)域代表站的旱警流量需根據(jù)自然地理環(huán)境和長(zhǎng)期的實(shí)測(cè)水文資料計(jì)算出最大值和最小值以及徑流量逐年月分配值。

3.1 徑流量年內(nèi)、年際變化

3.1.1徑流量年內(nèi)變化

徑流量的變化特征：漢中站漢江多年月平均流量的年內(nèi)分配見表1。

從統(tǒng)計(jì)表1中得出，1月～4月、11月、12月共6個(gè)月，徑流量占全年徑流量的18.4%；5月～10月共6個(gè)月，徑流量占全年徑流量的79.3%，徑流量年內(nèi)分配不均，主要受氣象成因和降雨影響，夏季由于受西太平副熱帶高壓和地面冷空氣共同影響，降雨偏多，河道來(lái)水量主要由暴雨洪水形成。

3.1.2 徑流量年際變化

根據(jù)漢中站現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)39年的實(shí)測(cè)年徑流量各年代的豐、枯變化進(jìn)行分析，見表2。20世紀(jì)70年代為偏枯水期，80年代為豐水期，90年代為枯水期，21世紀(jì)最初10年為平水期。

表1 漢中水文站多年平均徑流量及年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)表 單位：億m3

表2 漢中站各年代平均徑流量對(duì)比表

圖1 漢中水文站年徑流量正時(shí)序過(guò)程線圖

圖2 漢中水文站年徑流量積差曲線圖

圖3 漢中水文站年徑流量累積均值過(guò)程線

表3 漢中水文站最小月平均流量頻率計(jì)算成果表

各年代的平均徑流量差距較大，最大時(shí)段年徑流量均值與最小時(shí)段年徑流量均值差28億m3的水量，由此可知，漢江年徑流量年際變化為枯、豐、平水期交替變化。

3.2 徑流量資料三性分析

3.2.1 代表性

對(duì)漢中站1972年～2010年39年徑流量資料系列代表性進(jìn)行分析。

由圖1年徑流量正時(shí)序曲線可以看出，年際徑流量變幅較大。由圖2差積曲線可以看出，年徑流系列中包含了2個(gè)完整周期。由圖3年徑流量累積均值過(guò)程線可以看出，在1997年以后，年徑流量累積均值逐漸趨于穩(wěn)定。因此，漢中水文站39年徑流系列具有較好的代表性。

3.2.2 一致性

漢中水文站歷年河道來(lái)水量均由降雨形成，水文站基本斷面以上無(wú)大中型蓄水引水工程，人類活動(dòng)對(duì)年徑流量影響不大，因此該站實(shí)測(cè)年徑流量系列一致性好。

3.2.3 可靠性

漢中水文站屬國(guó)家基本水文站，流量測(cè)驗(yàn)及推求計(jì)算方法符合行業(yè)規(guī)范要求，因此選用資料系列可靠。

3.3需水量分析

3.3.1 上下游區(qū)間河段調(diào)查用水量分析

漢江漢中水文站下游區(qū)間河段有城固縣、洋縣。

（1）城固縣總面積2265km2，總?cè)丝?0萬(wàn)，耕地面積49.3萬(wàn)畝。通過(guò)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)生活用水調(diào)查等，綜合需水量為4.80m3/s。

（2）洋縣總面積3206km2，總?cè)丝?3.8萬(wàn),農(nóng)用耕地62.1萬(wàn)畝。通過(guò)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)生活用水調(diào)查等，綜合需水量為4.20m3/s。

上游區(qū)間河段漢臺(tái)區(qū)用水調(diào)查。漢臺(tái)區(qū)位于漢江漢中水文站控制斷面北岸，面積為556km2，人口53.5萬(wàn)人。通過(guò)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)生活用水調(diào)查等，綜合需水量為6.50m3/s。

上下游區(qū)間的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水，均不直接從河道里取水。

3.3.2 河道生態(tài)需水量

河道生態(tài)需水量，即河道生態(tài)流量。采用實(shí)測(cè)系列水文資料用三種方法確定：

方法1：選取斷面多年平均流量10%～20%作為生態(tài)需水量。

漢江漢中站控制斷面多年平均流量（1972年～2010年）為103m3/s，按10%計(jì)算生態(tài)流量為10.3m3/s。

方法2：取P=90%枯水典型年連續(xù)最枯7天的平均流量作為生態(tài)需水量，以此分析的生態(tài)需水量為4.62m3/s。

方法3：取逐年最小月平均流量的90%保證率流量。

采用漢中站1972年～2010年的月年實(shí)測(cè)資料系列，在逐年的月年流量資料系列中，挑選最小的月平均流量，組成頻率分析計(jì)算樣本，進(jìn)行頻率分析計(jì)算，適線時(shí)既要考慮點(diǎn)群趨勢(shì)，同時(shí)還要照顧到曲線中下部點(diǎn)群的分布趨勢(shì)，在相同的倍比條件下，頻率適線后的變差系數(shù)Cv值一般要比計(jì)算的Cv值大，計(jì)算成果見表3。

方法3計(jì)算出的90%的漢中站生態(tài)流量為7.36m3/s。

3.4旱警流量確定

3.4.1 旱警流量確定原則

在確定控制斷面旱警流量時(shí)，根據(jù)斷面所在流域地市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r及斷面所在流域水資源開發(fā)利用情況，主要考慮斷面下游的用水需求；同時(shí)既考慮斷面現(xiàn)狀的用水需求，又考慮斷面未來(lái)的用水需求。

3.4.2 旱警流量確定

依據(jù)不同保證率計(jì)算的徑流過(guò)程，進(jìn)行供需平衡分析。按照預(yù)測(cè)分析，漢中水文站城市工業(yè)、居民生活需水，灌溉需水均不從河道取水，應(yīng)不予計(jì)算。因此，漢中站的旱警流量即為河道的生態(tài)流量值，生態(tài)流量三種方法算出來(lái)的值不一致，經(jīng)分析，主要是由于1980年之前的水比較豐，算出的平均流量較大，故方法1算出的生態(tài)需水量10.3m3/s；方法2算出的生態(tài)需水量7.36m3/s；方法3算出的生態(tài)需水量4.62m3/s。綜合考慮并與上游石門水庫(kù)生態(tài)需水量3.10m3/s相比較，加之漢江干流來(lái)水，綜合確定漢中水文站旱警流量為7.50m3/s。

4 旱警流量合理性分析

（1）經(jīng)對(duì)1972年～2010年39年中，年最小流量值小于旱警流量的年月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有19年月最小流量小于旱警流量，占統(tǒng)計(jì)年的48.7%，約2年一遇。小于旱警流量月份在1月～7月期間，其中6月出現(xiàn)頻次最多，為42.1%，其次為5月，出現(xiàn)頻次為31.6%，基本符合陜西省氣候特征及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。

（2）根據(jù)39年月平均流量資料統(tǒng)計(jì)，對(duì)各年月平均流量小于旱警流量出現(xiàn)的頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各月平均流量小于旱警流量的月份有1月、3月、4月、5月、6月、7月。多為冬春連旱，其中出現(xiàn)頻次最多的是6月，占39年的38.5%。在39年里有17年低于旱警流量，占39年的43.5%，約為2.2年一遇。

（3）根據(jù)新中國(guó)成立后，陜西省1949年～2002年不同地區(qū)旱災(zāi)統(tǒng)計(jì)，從1980年～2002年23年間，陜南旱情出現(xiàn)16次，頻次為69.5%，約1.5年一遇。在23年間有9年最小流量低于旱警流量，頻次為39.1%，約2.5年一遇，與旱警流量分析結(jié)果基本一致。因此，漢江漢中站旱警流量基本合理。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）漢江漢中水文站控制河段在近39年來(lái)，徑流量呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，且徑流量年際變化較大；徑流量年內(nèi)分配不均，徑流主要集中在7月份～9月份。

（2）對(duì)漢中水文站39年實(shí)測(cè)徑流量資料系列過(guò)程進(jìn)行三性分析，明確了資料系列的代表性、一致性、可靠性是完全符合水文資料規(guī)范要求的。

（3）通過(guò)對(duì)漢江干流漢中站斷面上下游用水需求進(jìn)行調(diào)查，對(duì)控制斷面生態(tài)用水進(jìn)行分析、計(jì)算、綜合評(píng)定，根據(jù)旱警流量確定原則要求，最終確定旱警流量為7.50m3/s。遇特枯年份，按照確定的旱警流量，維護(hù)河道生態(tài)平衡，進(jìn)行水量控制、調(diào)度管理，及時(shí)啟動(dòng)抗旱應(yīng)急預(yù)案，為漢中市抗旱減災(zāi)，提供有力的技術(shù)支撐。