宝泉水库水文站径流系列分析

□张春芳 □孟文民 □赵元宝（河南省新乡水文水资源勘测局）

1.宝泉水库概况

宝泉水库位于峪河出山口，距辉县市约40km，水库控制流域面积538.4km2。大坝为浆砌石重力坝，大坝坝顶高程268.50 m，最大坝高107.5m，坝顶顶长508.3m；溢流坝顶高程为257.50m，上部设3.0m高的橡胶坝，橡胶坝顶高程为260.2m，汛期塌坝泄洪。正常蓄水位260.00m，死水位220.00m，总库容为 6850×104m3，死库容 1314×104m3。

峪河流域位于太行山东南端,跨山西、河南两省,在东经113°15′～113°45′和北纬 35°20′～35°37′之间,属海河流域、南运河水系。

峪河发源于山西省陵川县八都岭，河源区有两条支流，即岭东河、古郊河。自西北流向东南，经平甸入河南省境内，河道总长82km,河道比降为2.1%。沿途自上游向下游纳入小磨河、十里河、碾草河、平甸沟、西沟等主要支流。

宝泉水库断面以上为深山峡谷区，占流域面积83%，两岸山势陡峻，河谷狭窄。上游属深山区，海拔高度在560～1200m。山西爽底村以下至河南潭头村，阶地发育，有较为开阔的马圪垱和潭头村两个小盆地。潭头村以上河道长46km，河底高程在560～800m，比降2%～1%，河宽20～100m。潭头村以下河道突然陡落，形成落差达265m潭头瀑布，比降大、水流湍急。一遇暴雨，水势陡涨陡落，洪水过后，河道干涸，属典型的山区河流。

由于宝泉水水库水文站在防洪和供水等方面所处的重要地位，因此分析其入库径流系列的特点及系列周期性和一致性等，找出客观规律，更好地进行水资源调配就尤显必要。

2.径流系列组成

宝泉水库水文站原名峪河口水文站，峪河口水文站于1998年1月1日上迁到宝泉水库，更名为宝泉水库水文站。宝泉水库水文站径流系列由两部分组成，即1988年以前为峪河口老站址资料系列还原和1998年迁移水库后的水库系列资料。

3.径流的特点

3.1 径流的年季变化

由于1980年以后受宝泉水库蓄水影响的还原资料，1963年以前渠道无实测流量，其年径流为插补值。因此，本阶段按1963-1979年16年实测系列的平均年内分配过程作为多年平均径流量年内分配的依据进行分配。宝泉水库水文站多年平均径流量的年内分配过程，根据宝泉水库水文站的多年平均流量与峪河口站（宝泉水库水文站老站址）多年平均径流量之比乘以峪河口多年平均径流量年内分配过程得到，见表1。

由于本流域径流为雨水补给，其季节变化主要决定于降雨的季节变化。每年6-9月为汛期，从图1和表1可以看出，径流的季节性变化明显，7、8月份汛期径流最多，其中8月份径流量为全年最大值。每年汛后，径流量逐渐减少，冬春季是过渡期。往往在2、3月份最少，为枯期。从4月份到6月份相对平稳。6-9月径流量占全年总径流量的62.8%，其中7、8两月径流量占全年总径流量的46.8%，夏汛特别突出。11月到次年1月径流量仅占全年总径流量的13.3%，其中2、3两个月的径流量仅占全年总径流量的5.9%，枯季缺水较为严重，特别是近几年枯季入库径流极小的现象经常发生，甚至影响到了水量平衡的计算。总之，宝泉水库水文站径流的年内分布具有特别明显的夏季丰水、春季枯水、冬春过渡的特点。

表1 宝泉水库水文站多年平均径流量表 单位：108m3

图1 宝泉水库水文站逐月多年平均径流量图

3.2 径流的年际变化

宝泉水库水文站径流的年际变化剧烈，丰枯年间水量相差较大，见图2。该地区下垫面为石质山区，调蓄能力小，径流的年际变化较大。在1956-1993年系列中，年径流量的最大值为 3.564×108m3（1963-1964年），最小值为 0.16×108m3（1987-1988年），比值为22倍。从宝泉水库水文站历年径流量过程线上看，这一系列中，1956-1964年为丰水年，1965-1974年为中偏枯水年，1975-1982年为偏丰水年，1983-1993年（除1988年除外）为枯水年。在系列资料中，从1965年以来，来水量低于多年平均的次数逐渐增多，共计46次，超过多年平均有10次。从图2历年径流趋势线可以看出，年径流呈下降趋势。

图2 宝泉水库水文站历年径流量过程线

宝泉水库水文站径流系列在1965年和1979年左右发生了明显变化，以1965年和1979年为界，可以将系列分为三段，对这三段径流系列分别进行干旱年和丰水年发生次数的统计。第一段（1956-1965年）来水量充沛，年径流超过多年平均有6次，占67%；低于多年平均3次，占33%，而且都接近多年平均值。年径流最大值3.564×108m3（1963-1964年）出现在该时间段。第二段（1965-1974年）这10年中，属于枯水年份，超过多年平均有1次占10%，低于多年平均有9次，占90%。第三段（1974-2011年）这37年中，丰水年和枯水年交替出现，但枯水年逐渐增多。超过多年平均有10次，占27%，低于多年平均27次，占73%。年径流量<0.5×108m3特枯水年份有11次，占29.7%，超过1.505×108m3丰水年份有4次，占10.8%。从以上分析可以得出，宝泉水库水文站系列在近期（1974-2011年）有枯水年增多的趋势，同时特大洪水的发生几率也在减少，径流的年际变化更加剧烈。因此，要充分利用水资源，必须对径流进行更进一步调节，在时间和空间上对径流进行再分配。

4.系列周期性分析

因为太阳黑子活动、大气环流以及天体运行等因素的影响，造成了径流变化具有周期性的特点，但由于对年径流有影响的因素很多，除了各个因素因各自的周期性而使径流受到各种周期性作用外，径流还受随机因素的作用。因此，径流的年际变化，一方面由于各个因素周期的叠加复合情况而有周期性规律，另一方面系列还具有随机性的特点。以上这些因素造成了系列的周期不固定，振幅也有变动。

5.系列一致性分析

径流是自然界水循环的组成环节，影响年径流的因素实际上就是影响流域产流和汇流的因素。这些因素可以概括为两个方面，一是气候因素，影响径流的气候因素主要是降水和蒸发。二是下垫面因素，流域的下垫面因素包括地形、地质、土壤、植被，以及流域大小、形状等。下垫面因素可能直接对径流产生影响，也可能通过影响气候因素间接地影响流域的径流，大规模人类活动可以使流域下垫面条件发生明显变化。

从宝泉水库水文站系列分段均值统计可以明显看出，宝泉水库水文站系列均值发生了明显的改变。由此可见，天气因素不是宝泉水库水文站径流系列均值发生明显变化的唯一主导因素。通过分析流域内人类活动可以发现，在1977年以后，由于农业结构发生了明显改变，流域内农田水利工程建设及灌溉农业的大力发展，使人类水事活动对径流的影响日益加重，比如，宝泉水库水文站以上流域内现有水库3座，总库容约0.2亿m3。另外，近几年搞活经济，加大旅游投入，在河道上修建小的拦河坝增多，水电站、提灌站截留，植被破坏等因素，这些都减少了河道径流。总之，气候变化及流域内人类活动的影响造成了流域径流的明显减少，使径流系列的一致性遭到破坏。

6.结语

宝泉水库水文站径流的年内分布具有特别明显的夏季丰水、春季枯水、冬春过渡的特点；径流的年际变化剧烈，丰枯年间水量相差较大，而且还存在连续干旱、连续丰水的情况；宝泉水库水文站系列近期径流量明显减少，显现枯水年增多、特大洪水发生几率呈减小趋势；宝泉水库水文站系列具有周期不固定，振幅也有变动。宝泉水库水文站径流系列的一致性遭到破坏，气候变化及流域内人类水事活动的影响是造成流域径流明显减少的两大因素。