沙河流域王快水库以上水沙特性分析

2013-04-19许娜

地下水 2013年2期

许娜

(河北省保定水文水资源勘测局，河北保定 071051)

1 流域概况

1.1 水系

沙河属海河流域大清河水系，发源于山西省灵丘县太白山碾盘岭北麓，沿峡谷西流与发源于山西省繁峙县的青洋河相汇，相会后向东南方向流至百亩台附近纳北流河，继续东流经法华村进入河北省阜平境内，纳鹞子河、板峪河后注入王快水库，在库区西侧有胭脂河汇入，北侧有平阳河汇入。王快水库是沙河上游的一座以防洪为主灌溉发电为辅的大型水库，流域控制面积3 770 km2，主河道长166 km，河道纵坡 5.3‰，流域宽度 37.7 km。

1.2 气候

该流域气候属温带半干旱大陆季风气候。四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热多雨，冬季寒冷有雪，秋季晴朗，寒暖适中。多年平均气温12.5℃，最高气温41.7℃，多发生在7月份，最低气温－18.9℃，多发生在1月份。降水年内分布极不均匀，年际间差异也很大。

2 流域现状分析

降水、径流、泥沙是水文水资源研究的三大主要特性，本文搜集该流域内1960～2010年降水量、径流量、输沙量实测资料分析其变化规律。

2.1 降水

2.1.1 降水量的地域分布

流域多年平均降水量为589.0 mm。降水量空间分布不均，自西北向东南方向呈现递增—递减趋势，不老台站多年降水量最小为517.8 mm，往东南方向，下庄站达到最高值，为724.9 mm，其次是桥南沟、董家村站，均达到600 mm以上，而王快水库区域多年降水量反而减小，为553.7 mm。

2.1.2 降水量年内分配

降水量年内分配极不均匀，汛期(6—9月)集中了全年80.9%降水量，而7、8月份降水量占到全年的55%以上，非汛期8个月降水量相对偏少，仅占全年降水量的19.1%，冬季降水量占全年降水量的1.9%。降水量年内分配情况见下表1。

表1 各雨量站降水量年内分配情况表

2.1.3 降水量年际变化

流域内降水量年际变化较大，最大年平均降水量为970.0 mm，最小年平均降水量为 292.2 mm，二者相差 3.3倍。流域内主要雨量站年际变化统计见下表2。从表2中看到，各雨量站年降水量最大值与最小值相差在3.0～5.5倍之间，其中下庄站、桥南沟、董家村、阜平四站年降水量最大值均达到1 000 mm以上，而年最小值在200～300 mm左右，降水量年际变化变异系数为0.30，降水年际分配极为不均。

表2 各雨量站降水量年际变化情况表

2.2 径流

2.2.1 径流形成及地域分布

沙河王快水库以上流域径流主要由降水及降水入渗渗出补给形成，因此径流的年内、年际变化基本与降水一致，变化幅度较大。流域多年平均径流量2.41亿 m3，平均径流深63.9 mm。

2.2.2 径流的年内分配及年际变化

径流的年内分配极不均匀，随着降水的变化具有明显的丰枯水期，参照表3多年平均径流量年内分配及年际变化情况分析，丰水期(7—9月)径流量占全年的68%，平水期10月、11月径流量占全年的13%，枯水期12月至次年6月占全年径流量的19%。最大径流量发生在8月份，为0.932亿m3，最小径流量发生在5月份，仅为0.044亿 m3。

径流的年际变化差异也很大，年最大径流量为最小径流量的17.5倍。年降水量与年径流量表现出很好的相关性，两者相关系数为0.819，可以用线性回归方程y=0.009 6x－3.179 6 表示。

表3 多年平均径流量年内分配及年际变化情况

2.3 泥沙

流域内来沙主要集中在汛期，而汛期产沙量最大的发生在暴雨洪水期，分析1960～2010年输沙量情况(见表4)，发现在汛期(6～9月)输沙量占比例高达99.8，非汛期输沙量仅占0.2%，输沙量在年内时程上变化差异很大。而同样输沙量年际变化也相当明显，实测最大年输沙量为367.9万 t(1963年)，最小年输沙量为0(2003年)，两者相差悬殊，年际变化较降水量和径流量要大得多。输沙量与径流量相关系数为0.835，相关性良好，而输沙量与降水量相关系数仅为0.300，相关性不显著，说明输沙量受到多种因素的影响变化强烈。

表4 多年平均输沙量年内分配及年际变化情况

3 变化趋势分析

本文利用线性倾向估计法对降水量、径流量及输沙量呈现的变化趋势进行了分析判断。

根据实测资料，得到流域内降水、径流、输沙的逐年变化趋势曲线(见图1)，可以看出，1960—2010年多年平均降水量、径流量、输沙量均呈现下降趋势。年降水量下降趋势平缓，上下波动变化小，而年径流量、年输沙量下降趋势明显，上下波动性强烈，尤其是年输沙量有三处突变点，经分析从大到小依次为1963、1988、1996年，这三年均发生洪水，输沙量达到最高点。