清河水庫水文特性探究

趙文生

(遼寧省朝陽縣水務(wù)局， 遼寧 朝陽 122000)

清河水庫水文特性探究

趙文生

(遼寧省朝陽縣水務(wù)局， 遼寧 朝陽 122000)

根據(jù)清河流域的水文觀測(cè)站的歷年水文資料，對(duì)清河水庫的年徑流、設(shè)計(jì)洪水及泥沙進(jìn)行了分析,為今后清河水庫的完善及加固提供科學(xué)依據(jù)。

年徑流； 設(shè)計(jì)洪水； 泥沙； 特性

1 概 述

清河是遼河左側(cè)一較大支流，發(fā)源于遼寧省清原縣哈達(dá)嶺南山，流經(jīng)清原縣、西豐縣和開原市，在開原市清遼村附近匯入遼河干流，在開原市老城鎮(zhèn)附近有較大支寇河匯入。清河流域面積5253km2，河長171km，比降1.58‰，植被較好，流域地處東經(jīng)123°52′～125°10′，北緯42°18′～43°02′。清河水庫位于清河干流上，于1960年主體工程基本竣工，1966年全部竣工。水庫控制集水面積2376km2，占清河總流域面積的45%，壩址以上河長129.1km，比降2.03‰，壩址距下游長大鐵路橋和開原縣城約13km。清河水庫區(qū)間來水量4.47億m3，多年平均流量14.17m3/s。清河支流寇河上建有南城子水庫，控制面積625km2。清河流域主要控制站流域特性見表1。

表1 清河流域主要控制站流域特性

2 氣 象

清河流域?qū)俦睖貛髂洗箨懶约撅L(fēng)氣候，冬季嚴(yán)寒干燥，夏季濕熱多雨。該地區(qū)多年平均降水量在658.3mm，6—9月降水量約占全年的73%。該地區(qū)多年平均蒸發(fā)量(20cm口徑蒸發(fā)皿)為1200～1683.3mm，上游小于下游，年內(nèi)最大蒸發(fā)發(fā)生在5月，最小發(fā)生在1月。開原站多年平均相對(duì)濕度為65%，全年日照時(shí)數(shù)2552h，多年平均氣溫6.9℃，多年平均月平均最低氣溫-13.9℃，最大積雪深度40～60cm，最大凍土深度143cm。多年平均風(fēng)速4.1m/s，最大風(fēng)速26.3m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镾W，7—9月多年平均最大風(fēng)速11.23m/s，多年平均最大風(fēng)速16.4 m/s。清河水庫有6年冰情資料，初冰日期在11月26日—12月16日之間，開化日期在3月30日—4月6日之間，最大冰厚為40～80cm。

3 年徑流

清河流域水文測(cè)站主要有清河水庫站、南城子水庫站、開原站、松樹站、八棵樹站、耿王莊站、東石人溝站等，流量資料最早觀測(cè)于1935年，

在《清河水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中對(duì)清河水庫天然年徑流進(jìn)行了復(fù)核。清河水庫天然年徑流由本站實(shí)測(cè)放流加本站以上工農(nóng)業(yè)用水量、水庫蓄變量、蒸發(fā)滲漏損失量組成。

清河水庫年徑流系列采用1956—2007年，其中2000年之前徑流成果采用《清河水庫輸水二期工程設(shè)計(jì)》階段成果，2001—2007年徑流為還原計(jì)算，2001—2007年工農(nóng)業(yè)用水資料采用調(diào)查成果。

清河水庫1956—2007年共52年天然徑流系列進(jìn)行保證率計(jì)算，線型采用皮爾遜Ⅲ型，Cs經(jīng)比較采用2Cv。清河水庫年徑流量保證率計(jì)算成果見表2。

表2 清河水庫年徑流量保證率計(jì)算成果

清河流域位于通江口—鐵嶺段，屬地下水補(bǔ)給地表水地區(qū)，這類地區(qū)水量平衡，其徑流主要來自地表水和地下水補(bǔ)給，該地區(qū)80.6%為山區(qū)，年降雨較多，氣候濕潤，植被條件較好，河道沿途蒸發(fā)、滲漏損失較小，通江口—鐵嶺段多年平均徑流深在200mm左右，徑流系數(shù)為0.25～0.35。清河水庫1956—2007年多年平均年徑流5.08億m3，年徑流深213.8mm，徑流系數(shù)為0.293。清河水庫徑流的豐枯變化較大，清河水庫最大年徑流13.04億m3，最小年徑流0.74億m3，最大年徑流是最小年徑流的12.76倍。

清河水庫徑流年內(nèi)分配極不均勻，從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，7—8月兩月進(jìn)入汛期，所占比重較大，1—2月兩月進(jìn)入枯水期終端，所占比重較小，與年降水量年內(nèi)分配相適應(yīng)。清河水庫多年平均年徑流年內(nèi)分配見表3。

表3 清河水庫多年平均年徑流年內(nèi)分配

4 設(shè)計(jì)洪水

4.1 洪水特性

清河流域洪水由暴雨產(chǎn)生。發(fā)生洪水的天氣系統(tǒng)：1951年為低壓冷鋒，1953年為華北氣旋。1995年7月太平洋副熱帶高壓北抬，其北部邊緣在北緯32°左右，給北方地區(qū)帶來了適宜的暖濕空氣，此時(shí)西風(fēng)帶有冷槽東移，冷平流輸送的冷空氣不斷由西向東轉(zhuǎn)移并與南部副高形成靜止切變，并在遼寧東北部和東部穩(wěn)定滯留，形成特大暴雨。上述天氣系統(tǒng)一般可出現(xiàn)1～3日暴雨天氣，具有雨量大、強(qiáng)度高、面積廣等特點(diǎn)。從1995年7月28—30日暴雨等值線圖上看，有兩個(gè)暴雨中心：一是渾河的支流東洲河；二是遼河的清河水庫、柴河水庫上游。清河水庫上游的南支林豐、八棵樹雨量站3日雨量均在300mm以上。清河洪水多發(fā)生在夏季，其中又多集中于7月和8月，這兩月占全年的90%。清河屬山區(qū)性河流，洪水陡漲陡落，一次洪水歷時(shí)為7天左右，主要集中在3天。

4.2 水庫歷次設(shè)計(jì)洪水

4.2.1 水庫設(shè)計(jì)洪水

清河水庫原設(shè)計(jì)洪水成果來自1966年遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院完成的《清河水庫溢洪道技術(shù)設(shè)計(jì)》，洪峰重現(xiàn)期為100年，1951年、1953年分別為100年的第一、第二位，頻率計(jì)算所用資料共計(jì)23年(1935—1944年，1949—1961年)。

經(jīng)洪水調(diào)查及文獻(xiàn)考證，自1750年以來，遼河發(fā)生較大洪水的年份是1886年、1951年、1953年三年，由于當(dāng)時(shí)歷史文獻(xiàn)(1750—1856年)資料不全，僅有由遼寧省圖書館編制的《遼河、大小凌河水系水災(zāi)歷史資料輯要》，論證1951年洪水為200年來第一位，但根據(jù)洪水調(diào)查期可確定是1856年以來最大，當(dāng)時(shí)為安全計(jì)取1951年為100年來第一位，1953年為第二位。

原設(shè)計(jì)洪水只計(jì)算了洪峰、7日洪量，13日洪量，1953年、1951年洪水7日洪量作為1856年以來第二、第三位洪水，即重現(xiàn)期約為50年、30年。13日洪量按23年連續(xù)系列計(jì)算。清河水庫設(shè)計(jì)洪水成果見表4。

表4 清河水庫設(shè)計(jì)洪水成果

4.2.2 石佛寺水庫設(shè)計(jì)階段清河水庫設(shè)計(jì)洪水成果

1992年石佛寺水文分析階段，對(duì)遼干及清河洪水重現(xiàn)期進(jìn)行了詳盡的分析。該階段由于歷史文獻(xiàn)資料增多，除《遼河、大小凌河水系水災(zāi)歷史資料輯要》外，還有由中央氣象局編制的《華北、東北近五百年旱澇史料》和由遼寧省氣象局編制的《遼寧省旱澇史記》等文獻(xiàn)可供參考。1750—1856年的歷史文獻(xiàn)資料完整，因而可從較長的歷史文獻(xiàn)期對(duì)遼河干流站1951年、1953年洪水重現(xiàn)期進(jìn)一步考證。清河水庫設(shè)計(jì)洪水采用成果見表5。

表5 清河水庫設(shè)計(jì)洪水采用成果

5 泥沙分析

清河流域植被較好，含沙量相對(duì)較少，泥沙的地區(qū)分布與洪水一致，流域各支流來沙量主要集中在6—9月，這期間產(chǎn)沙量最大時(shí)期又集中在暴雨洪水期，輸沙量在年內(nèi)分配中集中程度較降水、徑流更突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，7—9月內(nèi)輸沙量可占全年輸沙量的80%以上，有些年份甚至一次洪水過程輸沙量占全年輸沙量的60%以上。

清河流域有3個(gè)水文站觀測(cè)泥沙，清河水庫下游的開原站，清河水庫上游的八棵樹站和耿王莊站。八棵樹站有1960—2007年泥沙觀測(cè)資料；耿王莊站有1962—2007年泥沙觀測(cè)資料；開原站有1956—2007年泥沙觀測(cè)資料。由于開原站1966年之后均為建庫后的資料，故清河水庫泥沙宜采用上游兩站資料推求。本次泥沙系列采用1956—2007年系列，八棵樹站和耿王莊站兩站缺測(cè)的泥沙資料采用本站水沙相關(guān)方法插補(bǔ)。

耿王莊站多年平均含沙量為1.01kg/m3，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為15.5萬t；八棵樹站多年平均含沙量為0.478kg/m3，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量為23.3萬t。清河水庫多年平均含沙量按兩站面積加權(quán)法推求，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量按兩站相加再面積比方法推求，則清河水庫多年平均含沙量為0.632kg/m3，多年平均懸移質(zhì)年輸沙量50.55萬t，多年平均年輸沙模數(shù)為213t/km2。清河水庫多年平均推移質(zhì)年輸沙量按懸移質(zhì)年輸沙量的15%考慮，則清河水庫多年平均年總沙量為58.13萬t。fffffe

[1] 程衛(wèi)華.官廳水庫水文特性統(tǒng)計(jì)分析[J].北京水務(wù),2012(5).

[2] 班富孝.張家口市水文特性分析[J].吉林水利,2011(2).

[3] 張亞芳,姜黎.唐河流域西大洋水庫上游的水文特性分析[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2011(2).

[4] 余金鳳,洪林,章春娣,等.漳河灌區(qū)新埠河流域水文特性變化趨勢(shì)研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2011(1).

[5] 李宗才,傅金成.邢臺(tái)市水文特性分析[J].陜西水利,2011(6).

Research on hydrologic features in Qinghe Reservoir

ZHAO Wengsheng

(LiaoningChaoyangCountyWaterAuthority,Chaoyang122000,China)

Annual runoff, design flood and sediment of Qinghe River are analyzed according to hydrological data of hydrological observation station in Qinghe River Basin, thereby providing scientific basis for improving and reinforcing Qinghe Reservoir.

annual runoff; design flood; sediment; features

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.04.015

TV12

A

2096-0131(2017)04- 0045- 03