宝泉岭站径流还原计算分析

李 杰，李文书，胡兰秋

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080;2.鹤岗市梧桐河下游涝区管理站，黑龙江 鹤岗 154107;3.绥滨县水务局，黑龙江 绥滨 156200)

人类活动改变了河川径流的天然状况，使得断面实测径流不能真实反映天然径流状况，因此要想得到水文站的天然径流量就必须进行还原计算。

人类活动对径流的影响主要是农业灌溉用水量、水库调蓄影响、跨流域引水量、城镇、工业、生活耗水量等。

本文主要分析细鳞河水库调蓄、及其城镇供水对宝泉岭站径流的影响。

1 流域概况

梧桐河为松花江左岸一级支流，流域地处小兴安岭南麓山丘及山前过渡到平原地带，流域面积4 516 km2，其中山区面积3 636 km2，占总流域面积的 80.5%，平原区面积880 km2，占19.5%，地势西北高，东南低，宝泉岭水文站以下进入平原区，河流长237 km，于梧桐河农场南屯处汇入松花江。

汇入梧桐河较大的支流自上而下有细鳞河、大鹤立河等，均从右侧汇入。

细鳞河为山区性河流，是梧桐河中游右岸的较大的一条支流，长度48 km，流域面积633 km2。流域内以山区林地为主，细鳞河水库位于细鳞河下游，坝址以上集水面积564 km2，占全流域面积的89%，细鳞河在细鳞河水库坝址以下8 km处汇入梧桐河。

2 测站情况

梧桐河设有梧桐镇、宝泉岭水文站，梧桐镇水文站站于1951年1月由黑龙江省水文总站设立为水文站，流域控制面积2 548 km2。1972年迁至宝泉岭。宝泉岭水文站位于鹤岗市宝泉岭镇，控制面积2 750 km2，距梧桐河河口37km。基本水尺断面位于梧桐河桥上游36 m处，测验河段顺直长约60 m左右，右岸有一土坝，左岸为黑土。观测项目有水位、流量、输沙率、冰情、水温、降水、蒸发等，具有1972～2007年的水位、流量观测资料。

细鳞河水库是黑龙江鹤煤集团于1987年建成，坝型为浆砌石重力坝，设有挡水坝段和溢流坝段，大坝全长345 m，水库以城镇供水为主，日供水量为7万m3，水库建成后划归鹤岗矿务局管理，水库无任何观测资料。测站分布见图1。

图1 梧桐河流域水系测站分布图

3 径流还原

梧桐河为松花江左岸较大支流，流域面积4 516 km2，多年平均径流量达到12亿m3，作为梧桐河干流控制站，宝泉岭站天然径流的准确性极为重要，因此需要对宝泉岭站年径流进行还原。

3.1 农业用水还原

宝泉岭水文站以上灌溉水源及回归水均在本区域内，所以水文站以上灌溉还原水量等于灌溉耗水量。灌溉耗水量还原公式为:

式中:W灌溉为灌溉耗水量，万m3;F为灌溉面积;m为灌溉定额;α为回归水系数，0.2。

通过宝泉岭站以上历年实际灌溉面积，还原得到宝泉岭站历年灌溉耗水量。

3.2 宝泉岭站径流系列

采用宝泉岭站实测径流加上水文站以上逐年农业灌溉耗水量，得到宝泉岭站未考虑细鳞河水库影响的径流系列。

3.3 细鳞河水库坝址径流

根据《黑龙江省水文图集》中年径流深等值线图趋势，经分析细鳞河水库年径流与宝泉岭站年径流深基本一致，本次采用面积比将宝泉岭站年径流移用坝址处，分配采用宝泉岭站年径流分配。

4 水库损失计算

4.1 水面蒸发

细鳞河水库坝址附近没有蒸发观测资料，梧桐河干流的王家店雨量站具有1963年～2001年39 a较完整的蒸发观测资料，因王家店站地理位置、气候条件与细鳞河水库有所不同，本次按照《黑龙江省水文图集》中年蒸发量趋势将王家店站蒸发修正到坝址处，经计算细鳞河水库坝址多年平均水面蒸发量为580 mm。

4.2 水库损失深度

根据王家店站多年平均降水量(与坝址基本相同)、细鳞河水库坝址年径流及水面蒸发量，按下式计算蒸发损失深度。

式中:E水为水库水面多年平均蒸发量;R为水库多年平均径流深;P为水库库面多年平均降水量。

经计算，细鳞河水库蒸发损失深度为300 mm/a。水库渗漏损失根据地质条件选取为1 mm/d。

5 水库蓄变量还原

5.1 细鳞河水库蓄变量还原

5.1.1 蓄变量还原原理

根据水量平衡原理，细鳞河水库弃水包含在下游宝泉岭水文站的实测流量中，根据水量平衡原理，下游未曾观测到水库的蓄变量公式如下:

式中:W蓄变量为水库调蓄引起的下游水量变化，m3;W工业为工业供水量，万m3;α为退水口在水文站以下，α=0;ΔV为计算时段始末水库蓄变水量;E水面为水面蒸发量;D为水库渗漏量;P为水库库面降水量。

5.1.2 径流调节计算

径流调节计算采用长系列法进行逐年调节计算，水库空库起调。细鳞河水库是黑龙江鹤煤集团于1987年建成，在1987～2005年19 a系列中，兴利调度采用一线二区制，按时段设定城镇供水调度线，当库水位高于城镇供水调度线时，水库正常供水;当库水位低于城镇供水调度线时，城镇供水按水库最大能力供水在径流调节计算过程中，水库调度运行的最小库容接近死库容，但不小于死库容。

5.2 试算分析宝泉岭站天然径流系列

将水库损失，库容变化及城镇供水量叠加到宝泉岭径流系列中，再用宝泉岭径流重新分配细鳞河水库径流系列，再次调节计算过程，直到始、末时段宝泉岭月径流差别在2%以内，认为宝泉岭站径流即为天然径流系列。

6 水库蓄变量影响分析

未考虑水库蓄水影响前宝泉岭站多年平均径流量为7.4亿m3，考虑水库蓄水影响后宝泉岭站天然径流量为7.7亿m3，两者相差4%，在12月～3月枯水期径流相差达到18.9%。由此看出对细鳞河水库进行蓄变量还原是十分必要的。宝泉岭站考虑细鳞河水库蓄变量的影响分析见图2。

图2 宝泉岭站考虑细鳞河水库蓄变的影响分析图

7 结语

天然河川径流是由当地降水自然形成的，由于受人类社会活动因素干扰，使得许多水文站断面实测径流量与断面天然径流量存在较大差别。水资源现状是水资源综合利用规划的基础，因此进行径流还原计算是十分必要的。

在现实生活中由于许多水库缺少观测资料，无法进行还原计算，应当充分利用水量平衡原理进行分析计算。

[1] 叶守泽.水文水利计算[M].北京:中国水利水电出版社，1992.

[2] 黑龙江省水利厅.黑龙江省水文图集[R].哈尔滨:黑龙江省水利厅，1996.