水利水保措施對流域洪水的影響分析

白成偉 尹艷麗

【摘要】大規模的水利建設以及水土保持工作會對我國流域下墊面的自然條件產生較大的影響，它會使得興修水利水保工程的地區在遇到暴雨天氣時，流域的洪水量發生變化。在不同的區域，暴雨洪水受水利水保措施的影響程度不同。本文以黃河流域窟野河為實例，探討和評估水利水保措施對流域洪水的影響因素和影響程度。

【關鍵詞】水利水保；流域洪水；影響

水利水保措施的實施會對流域的下墊面條件產生較大的改變，其積極的作用是可以起到減少流域泥沙量的作用，降低洪峰，從而減少了洪災的發生或降低洪災造成的影響；但另一方面也會有一些消極的作用，如使得洪水的就地入滲加強，有可能會對地表水資源造成較為嚴重的影響。為了更好地了解和掌握水利水保措施對流域洪水的影響，對其進行研究和分析十分有必要。下面本文將以黃河支流窟野河為例，將暴雨洪水的特征值作為切入點對水利水保措施對流域洪水的影響進行分析。

1、基本研究思路

洪水的產生與流域下墊面的自然條件和天氣降水有著密切的關系，不利的下墊面條件加上頻繁大量的降水會直接導致洪水的產生。為了對洪水高發區域進行治理，更好地控制洪水量，減少其對人們生活和農業生產的影響，許多地區構建了大型的水利水保措施來調節洪水量，降低洪峰，水利水保措施會對對流域下墊層的自然條件產生影響，起到一定的積極改善作用。但由于自然條件以及其它各因素的不同，使得水利水保措施對當地防洪產生的實際影響也有所不同。為了更加明確水利水保措施對流域洪水的影響，進一步深入了解影響的機理，首先應當搜集并整理當地洪水數據的歷年資料，對洪水的序列進行仔細檢查，對洪水的變異點進行了解和掌握，分析水利水保措施實施前后的洪水序列。其次要對當地實施水利水保措施之前的暴雨洪水資料進行仔細地審閱和探討，對暴雨和洪水特征值之間的內在關系進行剖析，從而分析查找出對洪水產生主要影響的暴雨因子。然后是對流域洪水的變化原因以及會對其變化產生影響的因素進行全面地準確地分析和研究，在對暴雨產生較大影響的因子序列中查找出主要的變異點。在分析研究的過程中，如果發現暴雨因子無顯著變化，且其在洪水變異點前后的平均值的變化也不顯著，那么則說明水利水保措施的實施會導致洪水變異；如果分析發現發生了較為顯著的變化，那么說明洪水的變異是受到了降水以及水利水保措施的雙重影響而產生的。最后，構建起NNBR模型，在影響前洪水序列中找出與最后變異點洪水相對應的洪水計算值，得到洪水的產生是在多大程度上受到了水利水保措施實施的影響。

2、流域產匯流規律變化分析

在流域上修建水利水保工程如水庫工程、水土保持工程會對流域的下墊面以及河道的自然條件產生一定的影響，同時會使洪水的產匯流條件發生改變。其對洪水的影響主要有以下幾個方面，一是水利水保措施會有一定的庫容，在遇到降水量較大，洪水暴發時它能夠起到攔截并存蓄部分洪水的作用，即使在水庫蓄滿水后仍可起到一定的滯洪的作用，降低下游洪峰的水流量；二是隨著灌溉的增加，流域前期土壤濕度大，從而使得產流增大；三是如果遇到水量較大的特大暴雨時，水庫可能有垮壩的危險，這樣不僅不能夠對洪水起到調節和攔蓄作用，還會使得庫中原本的水也釋放出來，導致泄水量急劇增加。

通常來說，水利水保工程對洪水的影響主要是通過改變地貌特征，提高蓄水和調節能力來實現的，在水流量較大較為集中的時段對水流進行延緩從而減少洪量，對洪峰起到削減的作用。受到當地自然條件以及各綜合因素的影響，不同的水土保持措施對洪水的影響作用以及影響大小均有所不同。一般來說，水保措施攔截存蓄的水量隨著徑流深的增加會增大，但增大的速度會逐漸減緩，一直到接近該水保措施可能的最大攔蓄量為止。由實驗的資料以及經驗分析可以知道，水平梯田、較為茂盛的森林以及水平溝對徑流量有較好的攔蓄作用，能夠存蓄保有大量的水；其次是水田、牧草等，對水流也有一定的攔蓄能力；稀疏的灌木林和地埂對水量的攔蓄作用最小。由此在分析水利水保措施對洪水的影響時，要對各綜合影響因素進行全面的分析和考量，除了該區域降水的空間分布還要考慮到一段時間內，流域水土保持措施的實施情況，將其對洪水的影響考慮在內，從而才能得出較為科學和準確的結論。

3、實例研究

黃河流域窟野河的發源地是鄂爾多斯高原的東勝梁，其流域面積為8706km2，河長242km，是屬于黃河中游河中龍區間右岸的一級分流。該河所在區域土壤中所含營養成分較少，植被不易生長，因此地表的植被覆蓋較少，且土質疏松，較易導致嚴重的水土流失，其水土流失面積能占到流域總面積的95%左右。該區域較易產生粗泥沙，國家一直很重視該地區的水利水保工程的建設，希望水利工程的興建能夠適當改善當地惡劣的自然條件。經過多年的治理和開發，該地區干支流處實施了大量的水利水保工程，其中水庫有六座，其規模為中小型，有1192座淤地壩，庫容總量達到了。這些水利工程的建設使得當地的水文狀態得到了極大的改善。通過整理1954年到2006年期間窟野河的最大洪峰序列，得出洪水的變異點是1979年和1998年，因此推測這兩個年份可能是變異點，結合實地的考查和研究，發現在水利水保措施實施以后，1979年的洪水量發生了巨大的變化，其流量減少較為明顯，因此確定了洪水的變異點為1979年。調查發現在1979年后，該地區曾大量開采煤炭資源，由此確定1998年的洪水變異與過度開采煤炭有一定的關系。

通過研究和資料分析統計，窟野河洪水量達到15mm以上的有141場，這其中在水利水保措施實施前洪水序列有71場，而影響后的有70場，通過分析聯系數、關聯數以及相關系數等指標可以得出，最大3h面雨量（R3h）、R6h、R12h以及次雨量會對洪水的峰值你爺爺次洪量產生較為顯著的影響，分析其為主要的暴雨因子。對主要暴雨因子序列變異點進行診斷分析后得出的結論是，該流域在1956年產生的洪水變異主要是由于受到了R3h的影響，1963年的洪水變異則主要與次雨量、R12h、R6h有關。通過對比變異前后這些指標的平均值發現暴雨因子在變異前后沒有較為顯著的變化，因此可以確定該區域發生洪水變異的主要原因是得益于水利水保措施的實施。通過建立流域暴雨洪水統計模型對不同年份的洪水資料按照不同量級進行整理，分析1980年到2006年期間70場洪水，得到結果顯示在該流域實施水利水保措施后總體的洪峰減少明顯，達到了53%，總體次洪量也有大幅度減少，共降低了47.6%。水利水保措施對不同量級的洪水影響作用大小不同，總體來說，對小洪水的洪峰和洪量影響最大，對中洪峰所產生的影響作用最小，對大洪水有適度的影響。

因此，采用NNBR模型研究流域水利水保措施對洪水的影響有著操作簡便的特點，在分析的過程中，首先確定水利工程對洪水產生明顯作用的臨界年份，將洪水序列進行整理和分析，將洪水分為不受水利水保措施影響和受水利水保措施影響的，以此為依據分析水利措施對洪水的影響以及影響程度的思路嚴謹可行。

4、結論

將黃河流域窟野河作為具體分析的實例，研究了水利水保措施對洪水所產生的影響，研究所采用的NNBR模型有著結構簡單，易于分析得出較準確結論的優點。在一些流域實施水利水保措施能夠對當地的保水和防洪減災起到一定的積極作用，因此水利水保工程的建設對于當地的防洪和自然環境是有利的，應當加大投入。

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