云南松华坝水库径流变化特性分析

李 英

(云南省水文水资源局昆明分局，云南昆明650051)

1 水库概况

松华坝水库位于盘龙江干流中游河段，控制流域面积593 km2，占盘龙江流域面积的78%。盘龙江属金沙江水系，发源于嵩明县白沙坡，流经昆明市区注入滇池，全长104 km，流域面积761 km2。坝址多年平均径流量2.02亿m3。最大坝高62.00 m，总库容2.19亿 m3，死库容 450.00万 m3，兴利库容1.01亿 m3，防洪库容 1.31亿 m3。死水位1925.46 m(黄海高程，下同)，正常蓄水位1962.16 m，防洪限制水位1961.16 m，校核洪水位1971.16 m。在掌鸠河引水工程建成通水之前，水库的总供水量为1.96亿m3，其中城市生活供水0.82亿m3，工业供水0.82亿m3，农业灌溉供水仅0.045亿 m3。松华坝是一座具有防洪、城市供水、灌溉、发电等综合利用功能的大(二)型水库，为盘龙江流域控制性枢纽工程。

流域内平均降水量958 mm。由于受气候、地形等因素的影响，降水在面上的分布差异较大。中、下游的小河站达1032 mm，而流域北部黄龙水库的降水量仅870 mm。降水量的年际变化不大，年降水量变差系数Cv值在0.20左右，但年内分配极不均匀，雨季一般为5～10月，该时期的降水量占全年降水量的80%以上，而旱季的11～4月还不到20%。

水库径流来源于降水，多年平均产水量为2.02亿m3，产水模数为34.1万m3/km2。产水量的年际变化较大，年径流变差系数为0.47，最丰水的1968年为3.92亿m3，最枯水的1953年仅为0.6亿m3。与降水量年内变化相应，径流的年内分配也极不均匀，汛期6～11月的径流量占年径流总量的84%，而枯季12～5月，则占年径流总量的16%，4月最枯，仅占年径流量的1.8%。

2 入库径流系列推求

自1952年，开始记录松华坝水库水位、流量、降水等方面的观测数据，到2009年，已积累了58 a的观测资料。现将该站资料进行入库径流还原计算，还原公式为:

式中，W入库、W出库分别为水库入、出库径流量;W损为水库损失量，包括库面蒸发量和水库渗漏量两部分，渗漏量按时段平均库容的1%计;△W为时段库容变量。

按照公式(1)可得到1952～2009年的入库径流系列。经点绘入库径流与流域平均降水量、上游中和水文站径流过程对照图(见图1)可看出，松华坝水库径流与流域平均降水量及上游中和水文站径流的丰、枯水变化基本对应，且与其之间的水量不矛盾，说明该水库的入库径流还原成果基本合理。

图1 松华坝水库流域降水径流过程对照

3 径流特性分析

3.1 系列代表性

松华坝水库入库径流系列1952～2009年(水文年)共计58 a资料，同流域内的昆明站具有1929～2009年71 a的降水量系列，将昆明站1952～2009年降水量与松华坝水库径流点绘过程对照，其丰枯变化基本对应。因此，选择昆明站为代表站，来分析1952～2009年系列的代表性。

(1)根据昆明站降水量累积均值过程分析，有30多年资料系列的均值、Cv值趋于稳定。

(2)从不同长度系列的特征值比较来看，1952～2009年的降水量均值(988.7 mm)与1929～2009年长系列(1020.2 mm)的相比，均值偏小3.1%，相差不大，但说明1952～2009年系列相对长系列来说降水量偏少。

(3)分析表明，年降水量的差积曲线呈丰枯交替变化过程，具有一定的周期性。1929～2009年长系列大致可分为3个丰枯水循环期，而1952～2009年系列包括2个丰枯水循环期。由松华坝水库入库径流量的差积曲线可看出，1952～2009年径流系列丰枯交替明显，具有一定的周期性。

(4)从不同长度系列的丰枯组成看，1952～2009年系列与1929～2009年长系列比较，丰水年和偏丰水年合计百分比仅偏小1.7%，枯水年和偏枯水年增大1.6%。

因此，与1929～2009年长系列相比，1952～2009年系列相对偏枯，但仍具有一定的代表性，用该系列作为松华坝水库径流特性分析的依据是可行的。

3.2 变化趋势

按年序，将该站1952～2009年(58 a)的入库径流系列点绘成年平均流量过程线，并用最小二乘法画出其线性趋势(见图2)，相应的关系式为:

式中，Q松为还原的松华坝水库年平均流量，m3/s;t为年序。

图2 松华坝水库年平均流量过程线

据公式(2)分析，1952～2009年年平均流量大体上为逐年减少，平均每年约以0.0098 m3/s的速度缓慢递减。其原因是径流区人口的迅速增加，以及乱砍、乱伐现象加剧了水土流失;另外，由于全球气候变暖，蒸发量加大和土壤含水量的减少。

3.3 不同年代各月径流量占年径流量之比

基于1952～2009年多年平均径流量(2.02×108m3)，根据SL250-2000《水文情报预报规范》，将距平百分率P=(某年年径流量-多年平均径流量)/多年平均径流量×100%作为划分径流丰、平、枯的标准，得出松华坝水库站来水量丰、平、枯判定标准(见表1)。

表1 松华坝水库水文站距平百分率与来水丰枯情况

依据松华坝水库水文站径流分析系列资料，计算不同年代月、年平均径流量，及各年代月径流量占其年平均径流量的百分比。从计算结果可看出:①偏丰水年代(20世纪60年代)汛期(5～10月)的来水量占年总量的79.4%，主汛期(7～9月)占年总量的 56.2%，而枯季(11～4月)只占年总量的20.6%;特枯水年代(80年代)汛期的来水量占年总量的79.2%，主汛期占年总量的56.7%，而枯季只占年总量的20.8%。②多年平均径流量为2.02×108m3，60年代属偏丰水年代，径流量为2.32×108m3;80年代属特枯水年代，径流量为1.61×108m3。③径流量的年际变化较大，汛期的来水量占年总量的77.6%，主汛期占年总量的55.6%，而枯季只占年总量的22.4%。

3.4 径流年内分配不均匀性

用径流年内分配不均匀系数Cvy来衡量松华坝水文站径流的年内分配不均匀性。其计算公式为:

式中，Cvy为径流年内分配不均匀系数;Ki为第i月径流量占年径流量的百分比;K为月数(即1)占全年总月数(即12)的百分比，即 K =×100%≈8.33%。Cvy值的计算公式表明，该值越大，各月径流量相差就越悬殊，径流年内分配越不均匀。

1952～2009年径流年内分配不均匀系数计算表明，最大值是1971年的 0.34，最小值是1996年的0.04。20世纪50～70年代，松华坝水文站径流量呈上升格局，且70年代不均匀系数最大(0.27);80～90年代呈下降格局，21世纪最初10 a逐步趋于稳定。

3.5 径流年内分配变幅

径流年内分配变幅的大小对水资源的合理开发利用具有很大影响。本文用相对和绝对变幅两个指标来衡量松华坝径流量的变幅。

相对变幅是取河川径流最大月流量(Qmax)和最小月流量(Qmin)之比，公式为:

绝对变幅是取河川径流最大和最小月流量之差，公式为:

对1952～2009年径流量年内分配的相对和绝对变幅进行了计算。结果表明，相对变幅最大值是20世纪70年代，为107.9，最小值是21世纪最初10 a，为37.8，多年平均相对变幅为122.4;绝对变幅最大值是1974年的 45.3 m3/s，最小值是1955年的0.37 m3/s，多年平均绝对变幅是44.9 m3/s。

4 结语

对松华坝水库水文站入库径流量进行还原计算，得到1952～2009年(58 a)径流量资料系列，并作了合理性分析。分析认为，该径流还原系列资料可靠，可作为本次松华坝水库径流量变化规律分析的成果系列。通过对年径流量的长期变化趋势、不同年代月径流量占年径流量的百分比、年径流量的不均匀系数以及变幅等不同指标进行的分析，可以得出以下变化规律:

(1)随着城市化进程的加快，用水量随之增加，水资源供需矛盾越来越突出。对年径流量的长期变化趋势进行了分析，结果表明，年径流量呈逐年减少，应予以重视。因此，必需采取必要的措施，如加大节约用水的宣传力度和再生水的利用率等，以确保城市供水安全。

(2)不论是丰水年代还是特枯水年代，径流量的年内分配格局基本稳定:不均匀性减小、相对变幅有所减小以及绝对变幅趋于稳定;非汛期水量所占比重增大，径流量的年内分配渐趋均匀。

［1］ 王红亚，吕明辉.水文学概论［M］.北京大学出版社，2007.

［2］ 金光炎.水文水资源计算务实［M］.东南大学出版社，2010.