河南省白沙水库入库径流分析

□李 琳（河南省水利勘测设计研究有限公司）

0 引言

白沙水库是新中国建国初期治淮第一批兴建的大型水库之一，水库位于淮河支流沙颍河水系颍河的上游。坝址位于河南省禹州和登封市交界的白沙镇以北300m，距下游禹州市区约35km。水库控制流域面积985km2，占颍河流域面积7230km2的13.60%，占颖桥以上颍河山丘区流域面积1900km2的51.80%。白沙水库是一座以防洪灌溉为主，兼顾工业供水、养殖等综合利用的大（Ⅱ）型水库。

白沙水库于1951年开工兴建，1953年8月基本建成，后于1956年2月至1957年12月进行扩建加固，达到100a 一遇洪水设计，1000a 一遇洪水校核标准。2003年6月至2005年6月对水库进行除险加固，水库除险加固工程完成后，防洪标准100a一遇，校核标准2000a 一遇，除险加固后总库容2.78 亿m3，兴利库容1.10 亿m3。

白沙水库位于登封市和禹州市交界处，随着社会经济发展，登封市和禹州市对白沙水库供水需求日益迫切。白沙水库现状用水户众多，供水矛盾较为突出。为了合理利用白沙水库水资源，需进行白沙水库水资源配置规划，规划前提是确定白沙水库入库径流系列。

1 水库水资源量分析

白沙水库来水量计算，采用白沙水库水文站控制断面实测出库流量资料，与白沙水库蓄变量、蒸发渗漏资料及引出水量资料反推入库水量。计算采用白沙水文站建站以来1953-2010年共58年系列实测资料。

根据白沙水库1953-2010年的实测流量、水位、蒸发量及水库各类影响水量资料，计算白沙水库来水量系列。计算公式如下：

白沙水库可利用的水资源量即为白沙水库净入库径流量。计算公式如下：

由公式（1）（2）得：

采用白沙水库水文站的逐年各旬平均实测出库流量与水库蓄变量、蒸发、渗漏、引出水量资料，计算其多年平均各旬来水量，年净入库系列见图1。入库水量系列通过P－Ⅲ型频率曲线目估适线方法分析，计算不同频率的年净入库水量，计算成果见表1。

表1 白沙水库净入库径流量表

图1 白沙水库入库径流系列图

白沙水库各年代入库径流见表2，从各年代径流量看50年代最大，50年代平均径流量为17912 万m3，比多年平均径流量多67%，2000-2010年最小，平均径流量5586 万m3，比多年平均径流量10724 万m3少47.90%，其次是90年代，90年代平均径流量6656 万m3，比多年平均径流量10724 万m3少37.90%。其余80年代平均径流量13706 万m3，比多年平均径流量10724万m3多27.80%；60年代平均径流量12016 万m3，比多年平均径流量10724 万m3多12%；70年代平均径流量11289 万m3，比多年平均径流量10724 万m3多5.30%。

表2 白沙水库各年代入库径流比较表

2 降水量分析

2.1 降雨量计算

区域降水量计算选用登封、石道、大金店、芦店、告城、西白坪、白沙7 个站的年降水量资料，计算系列自1953-2010年，采用算术平均法计算平均面雨量。根据1953-2010年共58a 的面平均降水量系列，计算得多年平均降水量为660.40mm。

2.2 各年代降雨分布

为了分析白沙水库以上降雨的时间分布，分别统计白沙水库以上流域各年代平均降水量，并与多年平均降水量进行对比，见表3。

从表3看出，各年代降雨量50年代最大，多年平均降水量735.90mm，比多年平均降水量660.40mm 多11.40%，90年代最小，多年平均降水量622.20mm，比多年平均降水量660.40mm少5.80%，其次是70年代，多年平均降水量631.5mm，比多年平均降水量660.40mm 少4.40%，其余年代降水量都变化不大，在正负3.20%以内。

表3 白沙水库各年代降水量比较表

3 降雨径流关系对比分析

3.1 降雨径流关系分析

对白沙水库不同时期的年均入库水量与相应时期的降水量进行分析，见表4。

从表4中看出，80年代之前入库径流量随着降水量减小而减少；50年代降水量为735.90mm，入库径流量为17912 万m3；60年代降水量比50年代减少70.60mm，入库径流量减少了5896 万m3；70年代降水量比60年代减少33.80mm，入库径流量减少了727 万m3；80年代降水量比70年代增加了50.10mm，入库径流量增加了2417 万m3；90年代降水量比80年代降水量减少59.40mm，入库径流量减少了7050 万m3；2000-2010年降水量比90年代降水量增加29.70mm，入库径流反而比90年代减少1070 万m3。

表4 不同时期系列降雨径流成果表

分析可知，90年代开始入库径流量出现急剧减少趋势，2000-2010年平均降水量651.90mm，虽然比1970～1979 平均降水量631.50mm 增加20.80mm，但是2000-2010年平均径流量比1970-1979年平均入库径流量减少了5703 万m3，减少比例为50.50%。可以看出，90年代之后，由于人类活动改变了流域下垫面条件，导致入渗、径流、蒸发等水平衡要素发生一定的变化，从而造成入库径流量的减少。

3.2 与《河南省水资源调查评价》成果对比

河南省水资源调查评价，对1956-2000，1956-1979，1980-2000年各地市的降雨、径流变化进行了计算分析。本次规划对白沙水库流域内的降雨、径流深与河南省水资源调查评价相同时期的成果进行对比分析，见表5。

表5 不同系列降水量径流深对比表

从表5看出，河南省水资源调查评价周口站径流深1980-2000 比1959-1979年减少了7.34%，1959-2000年比1959-1979 减少了3.40%；白沙水库径流深1980-2000年比1959-1979年减少了18.98%，1959-2000年比1959-1979 减少了8.86%。白沙水库径流深变化与河南省水资源调查评价临近区域（周口站）径流深变化趋势是一致的，1980-2000年径流深比1959-1979年径流深减少。与周口站径流深对比分析可知，白沙水库径流在整个颍河流域衰减较为严重，说明白沙水库受人类活动影响较大。

3.3 白沙水库不同系列降雨、径流对比分析

对白沙水库短系列1990-2010年、中系列1980-2010年以及长系列1953-2010年降雨、径流变化计算分析，并对中、短系列与长系列进行对比，分析结果见表6。

表6 白沙水库不同系列降水量、径流对比表

中系列1980-2010年多年平均入库径流量比长系列1953-2010年入库径流量减少20.39%，而多年平均降雨量仅比长系列减少1.29%；短系列1990-2010年多年平均入库径流量比长系列1953-2010年入库径流量减少44.91%，而多年平均降雨量仅比长系列减少3.43%。通过对白沙水库不同时期的降雨和径流变化关系分析，1980年之后白沙水库径流衰减严重。

4 结语

研究白沙水库入库径流系列变化，是白沙水库水资源配置规划的前提。通过对降雨径流关系变化分析，可知，1980年之后人类活动对白沙水库以上流域的产流产生的较大影响。特别是1990年之后，随着人类活动影响加大，入库径流产生突变。在进行白沙水库水资源配置规划时，建议采取1980-2010年入库径流系列，该系列基本反映了白沙水库近年实际情况以及未来情况，系列代表性较好，且满足系列长30年的计算要求。