黑龙水电站降雨量高程修正对径流影响分析

黄 靖，张磊磊

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122）

黑龙水电站降雨量高程修正对径流影响分析

黄 靖，张磊磊

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州，311122）

采用泰森多边形法及数字高程修正两种方法对云南省小黑江流域黑龙水电站面降雨量进行分析，分析对径流的影响。结果表明，相对于采用传统泰森多边形法，采用数字高程栅格数据计算的黑龙水电站坝址以上平均高程和流域面雨量均有不同程度增加，而设计流域和参证流域的径流系数均有一定程度的减小，设计流域的平均流量会有所增加但增幅不大。

降雨量；高程；DEM；径流；黑龙水电站

1 流域概况

小黑江位于云南省红河州绿春县境内，为李仙江一级支流，是绿春县境内最大的一条河流，流域位于北纬22°33′～22°57′和东经102°02′～102°39′之间，流域总面积1 414 km2。其中在我国绿春县境内流域面积1 159 km2，占绿春总面积的37.44%，越南境内流域面积255 km2。拟建的黑龙水电站工程位于小黑江干流上游河段，采用混合式开发。坝址位于勐曼河与渣吗河汇合口下游约3.7 km处，集雨面积为989 km2。流域水系分布情况见图1。

图1 黑龙水电站水系示意图Fig.1 Schematic diagram of river system around Heilong hydropower station

2 水文测站情况

小黑江设计流域内有黄连山专用水文站、哈德雨量站、骑马坝雨量站，相邻流域内有绿春气象站。各站基本资料见表1。

3 流域降雨量与高程关系分析

3.1 降雨量

3.1.1 雨量站年、月降雨量统计及插补延长

工程流域内有黄连山站、哈德站以及骑马坝站，但设站年份均在1980年之后，序列长度相对较短。根据临近流域绿春站长系列（1959年5月～2011年12月）逐月降雨资料，通过分析上述3站与绿春站同期历年月降雨量相关关系，插补延长各雨量站年、月降雨量系列，各站相关关系见表2。

3.1.2 黑龙坝址面雨量分析

根据流域内黄连山、哈德及骑马坝插补后雨量站降雨系列，黑龙坝址流域面雨量采用泰森多边形法计算。流域面雨量成果见表3。

3.2 高程分析

3.2.1 雨量站高程

各雨量站设站高程见表4所示。

表1 水文测站情况表Table 1 The information of hydrological stations

表2 各站相关关系汇总表Table 2 Correlation between different stations

表3 黑龙水电站流域降雨量成果表Table 3 Results of mean annual precipitation for the study basin

表4 小黑江流域各雨量站高程表Table 4 Elevation of rainfall station in Xiaohei river basin

3.2.2 流域高程

根据设计流域内黄连山、哈德及骑马坝站高程，利用流域泰森权重计算流域平均高程，经计算，黑龙水电站坝址以上流域平均高程为1 113 m。

黄连山水文站以上流域以流域内黄连山雨量站高程为代表，即1 709 m。

3.3 降雨量与高程关系分析

根据《云南省水资源综合规划水资源调查评价专题报告（水资源四级区）》，云南省分区降水量与高程关系图见图2，云南省各地区降雨量随高程的变化范围为20～100 mm/(100 m)。变化情况见表5。

图2 云南省分区降水量与高程关系图Fig.2 Relationship between annual precipitation and elevation in various regions of Yunnan province

小黑江流域不在上述范围内，所以需做本流域高程-降雨量关系分析，经点绘小黑江流域高程与降雨量线性相关关系图（见图3），分析确定小黑江流域降水量随高程的变化率约为135 mm/(100 m)。

表5 各区降水量随高程的变化表Table 5 Relationship between annual precipitation and elevation in various regions of Yunnan province

图3 小黑江流域降水量与高程关系图Fig.3 Relationship between annual precipitation and elevation for Xiaohei river basin

4 降雨量高程修正及对径流影响分析

4.1 流域平均高程

黑龙水电站坝址以上流域面积大（989km2）、站点少（3个雨量站），采用上述站点推算流域面平均高程存在一定的不确定性，因此，本次流域平均高程根据数字高程模型（DEM）确定。DEM是对流域内的地形进行栅格化处理，栅格分辨率为90 m× 90 m，每个栅格高程值为该栅格的平均高程。利用地理信息系统软件（GIS）提取黑龙水电站坝址以上流域边界，其流域面积为990.5 km2，与经地形图量计的流域面积（989 km2）基本一致。利用提取出的流域内栅格数据，采用算术平均推算流域平均高程。经计算，黑龙水电站坝址以上和黄连山水文站以上流域平均高程分别为1 387 m和2 170 m，分别比采用泰森权重计算流域平均高程高274m和461m。

4.2 坝址径流推算

黑龙坝址径流计算以工程流域附近的黄连山专用水文站（集水面积24.1 km2）为依据站，采用水文比拟法考虑降雨、面积比修正，计算方程如下：

式中：Q设——坝址流量（m3/s）；Q参——参证站流量（m3/s）；F设——坝址集水面积（km2）；F参——参证站集水面积（km2）；P设——设计流域各月面平均降雨量（mm）；P参——参证流域各月面平均降雨量（mm）。

在考虑降雨量高程修正和不考虑降雨量高程修正两种情况下，利用水文比拟法推算坝址径流，计算成果见表6所示。

从流域面积而言，DEM栅格数据在提取流域特征时具有一定的精度。相对于采用泰森权重计算流域平均高程，采用DEM栅格数据推算的黑龙坝址和黄连山水文站以上流域平均高程分别增加了274 m和461 m，相对增加了约25%。

表6 黑龙水电站坝址径流成果对比表Table 6 Comparison table of mean annual precipitation,discharge and runoff in Heilong basin

考虑高程影响后，黑龙坝址和黄连山水文站以上流域面雨量均有不同程度增加，分别增加了约9.6%和13.8%。

考虑高程影响后，设计流域和参证流域的径流系数均有一定程度的减小，设计流域的平均流量会有所增加，但增幅不大，仅有2%。

5 结语

通过以上分析可以得出，相对于采用传统泰森多边形法，采用数字高程（DEM）栅格数据计算的黑龙水电站坝址以上平均高程和流域面雨量均有不同程度增加，而设计流域和参证流域的径流系数均有一定程度的减小，设计流域的平均流量会有所增加但增幅不大。 ■

作者邮箱：huang_j@ecidi.com

Effect of precipitation elevation correction on streamflow of Heilong hydropower station

by HUANG Jing and ZHANG Lei-lei
PowerChina Huadong Engineering Corporation Limited

The traditional Thiessen polygon method and DEM correction were adapted to study the nopoint precipitation and the effect on streamflow of Heilong hydropower station,located in Xiaohei river basin of Yunnan province.Compared with the traditional Thiessen polygon method,the mean elevation and precipitation over the Heilong hydropower basin increased by different degree based on the DEM da⁃ta.However,the runoff coefficient of the design and reference watershed reduced and the mean dis⁃charge of design basin increased slightly.

precipitation;elevation;DEM;streamflow;Heilong hydropower station

TV121

B

1671-1092（2016）05-0032-04

2016-07-07；

2016-09-20

黄 靖（1976-），女，浙江永康人，高级工程师，主要从事水文及水资源利用研究。