水文比擬法在風河流域來水量分析中的應用

李 紅，李 磊，于新好

（青島市水文局，山東 青島 266000）

風河又稱王戈莊河，位于膠南市中部，發源于膠南市西北部的七寶山、鐵镢山、黃山等山脈，該河在寶山、鐵山境內由北向南流，至孟家莊附近折向東南，下游穿越膠南城區于膠南經濟開發區大港口入海，全長31.8km，流域面積315.5km2。風河流域屬暖溫帶季風氣候，流域內降雨量較豐沛，多年平均年降水量741.7mm。降水量年際、年內變化較大，每年的降水多集中在汛期6~9月。流域內上、中游為山區丘陵地帶，約占全流域的70%，下游為平原地帶，約占總面積的30%。1999年，風河下游治理，將孟家莊以東河道人工取直并砌石護坡，于華青橋下游建橡膠壩1座，風河流域有中型水庫1座，小（1）型水庫5座，總控制面積75.0km2，總庫容6106.5萬m3；橡膠壩4座、攔河砌石堰12道，迷宮堰1道，總庫容190.05 萬 m3。

1 風河流域來水量

1.1 資料來源

風河流域內有膠南水文站和尚莊、梁家莊、河北趙家、東南崖等雨量站，其中膠南水文站位于風河下游，距入海口1.5km，控制流域面積242km2，具有較長資料系列。風河流域訓練基地位于黃島區風河入海口河段水域，即膠南水文站下游大哨頭橡膠壩至濱海大道段，故本次河段來水量計算依據膠南站1978—2014年觀測資料，按照水文年采用水文比擬法[1]進行計算。

1.2 系列代表性論證

采用水量平衡方程進行還原計算，方程如下：W天然=W實測+W農業+W工業+W庫蓄±W引水±W分洪（1）

式中：W天然為還原后的天然徑流量，萬m3；W實測為實測徑流量，萬m3；W農業為農業灌溉凈耗水量，萬m3；W工業為工業和生活凈耗水量，萬m3；W庫蓄為上游中小型水庫蓄水變量，萬m3；W引水為斷面以上引入、引出流域的水量，萬m3；W分洪為斷面以上流域內的河道分洪漫灘水量，萬m3。

按水量平衡原理，分別計算各項內容還原值[2]，可求得膠南站歷年逐月天然徑流量還原值，如圖1示。

圖1 膠南站天然徑流年際變化折線圖

由圖1可知：膠南站天然徑流成果年際變化較大，最大年來水量為8623萬m3，最小年來水量為465萬m3，來水情況呈周期變化。系列中包含有20世紀80年代中期、90年代初、90年代末初和2006—2008年的豐水期，20世紀80年代初及80年代末90年代中期以及2000年初的枯水期，豐枯代表性較好。因此，膠南站天然徑流量計算中采用資料代表性較好。

1.3 來水量計算

本訓練賽道位于風河下游—濱海公路上游2.3km范圍內，其匯水流域面積315.5km2。計算設計方案賽道天然徑流量，采用皮爾遜III型曲線適線[3]，取 Cs=2.0Cv。

經計算，頻率為25%、50%、75%和95%情況下的年來水量分別為5390萬m3、3429萬m3、2000 萬m3和 735 萬 m3。

為保證訓練基地用水，典型年選取以年來水量接近于設計年徑流的幾個年份作為典型年，分析河道來水情況。來水量情況見表1。

本訓練場地設計賽道需水量約160萬m3，由表1可以看出：賽道25%、50%、75%和95%保證率下年來水總量均能夠滿足賽道來水需求，但25%~50%保證率下河道來水年內分布不均勻，主要集中在夏季7~8月，對本訓練場地運行很不利；75%保證率下年來水總量能夠滿足賽道需水量，且年內分布也可以滿足賽道要求，而95%保證率下來水出現個別月份斷流現象，對場地用水依然不利。

表1 典型年來水徑流月分配成果表 萬m3

2 蓄水及降雨分析

2.1 河道蓄水能力調算

本訓練場地位于風河大哨頭橡膠壩下游至濱海公路橋上游區間段，計劃在濱海公路橋上游建攔河閘1座，用于攔蓄河道來水、控制潮水上溯。區域上游包括1座中型水庫、5座小（1）型水庫、4座橡膠壩、12道砌石堰和1道迷宮堰，總庫容6296.55萬m3。風河建有4座自來水廠，負責向黃島城區供水，設計總取水量7萬m3/d。

本次調節計算中，水面蒸發量根據公式：

式中：Wv為水面蒸發量，萬m3；A為水面面積，km2，取 3.618km2；Ev 為水面蒸發量（采用南村站典型年蒸發數據），mm。

由于該地區地下水位較高，地下水與地表水相互之間能夠進行很好的補給，因此本次調節計算不再考慮滲漏量及地下水補給量。75%典型年調節計算成果見表2。

表275 %典型年調算成果表 萬m3

由表2可知，75%典型年蓄水量滿足要求。同理可得其他三種典型年調算結果。經計算，豐水年和平水年由于年內降水較集中，因此個別非汛期月份水量得不到滿足，如若遇到年內降水較均勻的年份，年內基本能夠滿足本訓練場地用水，而特枯年份河道全年來水量均減少，來水無法滿足訓練用水需求。

2.2 降雨量分析

根據《青島市水資源公報》，黃島區2005—2014年降水量情況見圖2。

圖2 黃島區2005—2014年降水量折線圖

《青島市水資源調查評價》（2014年2月）對青島市各市（區）1956—2010年降水量進行了計算分析，其中黃島區計算成果見表3。

表3 黃島區不同保證率年降水量成果表 mm

由表3可知，黃島區近10年降水量多介于500~1000mm，其中2005年、2007年和2008年年降水量均大于724mm，屬于偏豐年；2006年、2009年、2011年、2013年和2014年降水量均小于724mm，屬于偏枯年，2010年和2012年降水量接近724mm，屬于平水年。根據黃島區近10年來降水量變化折線圖發現，2010年之前降水量年變化較大，2010年之后降水量變化較小，但總體呈下降趨勢。

3 結語

通過分析，本訓練場所在地區近10年降水豐枯交替變化，尚未出現特豐和特枯年份，但考慮近年來氣候變化較明顯，不排除出現特豐和特枯年降水的可能。場地選址膠南風河入海口處，流域內現有中型水庫1座，小（1）型水庫5座，總控制面積78.0km2，這些工程增加了河道徑流調蓄能力，為本訓練場地用水提供保證。綜上所述，該地區的降雨和河道蓄水能力能夠滿足該訓練場地對于用水量的需求。