滹沱河黄壁庄水库以上流域水量平衡方法探讨

孙芬花

(河北省石家庄水文水资源勘测局，河北石家庄050051)

1 流域概况

滹沱河属于海河流域子牙河水系，发源于山西省繁峙县五台山北麓，流经山西、河北两省，全长685 km，流域面积25 168 km2，流至河北省献县与滏阳河汇合后称子牙河。黄壁庄水库位于河北省鹿泉市黄壁庄镇黄壁庄村，总库容12.1亿m3，控制流域面积23 000 km2，占滹沱河总流域面积的95%，是一座以防洪为主兼有灌溉、发电、工业和城市生活供水等功能的滹沱河中下游重要的控制性大(Ⅰ)型水利枢纽工程。黄壁庄水库与其上游28 km处的岗南水库形成阶梯水利枢纽，一方面实现对岗南水库下泄量的再调节，另一方面对区间来水进行控制与调节。黄壁庄水库测区内的主要入库水量由滹沱河岗南水库的电洞、泄洪洞、溢洪道、小水电的泄量之和与冶河平山水文站实测的入库水量、温塘河和南甸河的入库水量以及岗南、平山至黄壁庄水库区间(简称岗黄区间)的入库水量共同组成。

2 水量平衡的概念

所谓的水量平衡是指地球上某一区域在某一时段内，收入的水量与支出的水量之差等于该区域内时段始末的蓄水变量。用公式表示如下:

水库水量平衡即水库在某一时段内，入库总水量与出库总水量之差等于水库该时段始末的蓄水变量，一般以年来计算。入库总水量主要包括水库入库水量、库面降水总量以及区间入库水量;出库总水量包括水库出库水量、库面蒸发量以及水库渗漏量。公式如下:

理论上讲，某段时间内水库的入库总水量与出库总水量之差应该等于水库该时段始末的蓄水变量，也即水量是平衡的，但实际并非如此。由于受人类活动的影响，多数水文站测验断面以上的用水量(含引出或引进水量)所占比重越来越大，仅靠水文站测验断面的实测水量，已不能满足水量平衡分析计算的需要。

3 岗黄区间水量平衡分析

按照历年水文资料整编时水量平衡分析计算方法(以2009年为例)，对黄壁庄水库进行逐月水量平衡分析。其入库总水量是岗南水库的电洞、泄洪洞、溢洪道、小水电的泄量与冶河平山水文站实测的入库水量之和。岗黄区间入库水量采用冶河平山水文站实测月径流量乘以岗黄区间面积与平山水文站集水面积的比值来计算。通过分析计算可知，2009年黄壁庄水库水量平衡不符值为0.539 8亿m3，明显不平衡(计算结果见表1)。

几十年来，由于不断加剧的人类活动强烈改变着流域下垫面的水文特性，使流域产流过程受到影响。多年以来，冶河平山水文站断面以上修建了许多引提水工程，比如冶河灌区的几个渠道(南跃渠、大同渠、兴民渠、源泉渠)每年的灌溉季节从冶河引走大量的水，2009年引水一亿立方米以上(调查值);其上游的威州一带分布着泉水群，2009年出涌水量约1.7亿m3(无实测资料，根据无雨季节上下游水文站实测过水量推算值);还有其它的一些水利工程和工矿企业引排水。这就使平山水文站实测的流量资料逐渐失去完整性，实测年径流量不能代表天然年径流量，用其推算的岗黄区间入库水量也就不太合理。考虑以上因素，采用平山水文站的上游水文站，即微水水文站至地都水文站的区间产流推算岗黄区间产流，经过平衡计算可知2009年黄壁庄水库水量平衡不符值为0.367 3亿m3，较前一种方法水量平衡不符值减少了0.172 5亿m3。因为微水至地都区间靠近深山区，水利工程和工矿企业少了许多，受人类活动影响小，流域下垫面的水文特性改变小，区域产流量比较接近天然径流量。

表1 黄壁庄水库水量平衡计算表108 m3

由以上两种方法分析可知，第二种水量平衡计算方法比第一种方法合理一些，但这两种计算方法都没有考虑水文站未控的出入库水量。比如岗南水库出流断面以下北跃渠和大川渠引出的水量，并没有流入黄壁庄水库，平衡计算中应扣除;温塘河与南甸河的入库水量也没有计算在内(由于受现有资料限制，本次水库水量平衡分析计算，没有计算在内)。在第二种计算方法的基础上，将调查水量(水文站未控水量)计算在内后，2009年黄壁庄水库水量平衡不符值为0.203 6亿m3，较前两种计算方法更合理些。三种方法水量平衡不符值比较表见表2，由此可知，第三种计算方法水量平衡不符值最小。

表2 黄壁庄水库水量平衡不符值比较表 108 m3

4 影响水量平衡的因素

(1)区间产流量计算方法问题。由于冶河平山水文站以上人类活动的加剧以及河道两岸引提水工程的影响，使区域水文下垫面发生变化，对洪水产生很大影响，从而使平山水文站实测的流量资料失去了完整性，再用平山实测径流量来推算岗黄区间产流量不太合理。

(2)调查水量的精度问题。由于渠道的引水量以及中小型水库的蓄水变量等都是调查值，精度难以保证，给水库水量平衡分析计算带来一定误差。

(3)水库渗漏量计算方法问题。历年水库水量平衡计算中，月渗漏量按月末库容的千分之五来计算。多年以来，由于水库不断除险加固，渗漏量可能减少，再用此法计算渗漏量不太合理。

(4)水库泥沙淤积问题。黄壁庄水库库容曲线是1992年实测的，由于人类活动的影响，使水文下垫面发生变化，水土流失加剧。每年主汛期上游河道的洪水夹带着泥沙一并入库，水库经过十几年的泥沙淤积，库容发生改变，库容曲线发生变化，由其查出的水库蓄水量欠准，影响水库水量平衡。

(5)河道两岸农业提水灌溉问题。河道两岸农业提水灌溉用水量，只有估计量，欠准确，影响水库水量平衡。

5 结论及建议

(1)将区间产流和调查水量等因素综合考虑的第三种水量平衡计算方法最合理，水量平衡不符值最小，更趋于平衡。

(2)部分水量要素的测验结果或统计结果不符合实际情况，水量要素的测验或统计不准确影响了水量平衡。如采用实测或巡测的方法来计算水库渗漏量，提高水文调查资料的精度等等，水量平衡会更加准确合理。

(3)水量平衡分析过程中水量要素不够全面，缺某项水量要素的测验或统计数据影响了水量平衡。要加强水量调查工作，对岗黄区间水文站未控的温塘河与南甸河、引提水工程、中小型水库进行实地勘察，采用辅助站观测和面上调查两种方法，对水库以上工业、农业、生活用水量、引入引出水量、小河道的入库水量以及中小型水库的蓄水变量进行全面调查或实际巡测，控制测区内所有的进出水量。

［1］孙芬花.滹沱河岗南水库以上流域水量平衡问题探讨.水文泥沙研究新进展——中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第九届学术讨论会论文集［C］.2012.

［2］李文运，等.水量平衡分析方法及应用［J］.水资源保护.2011(6).

［3］中华人民共和国国家标准.GB50179－93，河流流量测验规范［G］.中国水利水电出版社，1993.

［4］中华人民共和国行业标准.SL196－97，水文调查规范［S］.中国水利水电出版社，1997.