大通河跨流域引水和梯级水电站建设对径流的影响分析

李小荣

(甘肃省兰州水文水资源勘测局，甘肃 兰州 730000)

大通河跨流域引水和梯级水电站建设对径流的影响分析

李小荣

(甘肃省兰州水文水资源勘测局，甘肃 兰州 730000)

大通河是黄河上游支流—湟水的最大一级支流，流域呈狭长地带，地形西北高，东南低，干流全长560.7 km，天然落差2 793 m，流域面积15 130 km2，占湟水流域总面积的46%。运用1956～2015年60年实测流域长系列水文资料，对黄河流域上游湟水水系的大通河径流量变化特征分析，结果显示，大通河流域近20 a径流量总体呈衰减趋势，天堂～享堂站径流量随河长及集水面积增加而减小，水资源开发利用影响自上游至下游逐渐显著。而梯级电站对对流域洪水过程影响较大，人为蓄放水，使天然的洪水过程由平稳状态转变为剧烈变化状态，对局部河段的冲刷作用加剧，对河床和两岸的稳定性以及下游河段防洪造成一定的影响。水资源密集开发等人类活动使大通河中下游河段生态环境呈现破碎化、片断化发展趋势。研究结果可为最大限度地减轻人类活动对河流特性、自然生态的影响提供基础依据。

跨流域引水；梯级水电站；径流影响；大通河

随着区域经济社会发展对水资源需求的加大，梯级电站的建成运行，特别是在西北缺水地区，实施跨流域调水解决水资源供需矛盾，对河流水资源的时空分布规律产生了很大影响，使河流水量减少，甚至断流。因此，开展大通河流域水资源开发对河流特性的影响分析，引起社会及有关部门的重视，最大限度地减轻人类活动对河流特性、自然生态的影响。

1 流域概况及水资源开发利用

大通河是黄河上游支流—湟水的最大一级支流，发源于青海省天峻县托勒南山，自西北向东南流经青海省的天峻、祁连、刚察、海晏、门源、互助、乐都、民和以及甘肃省的天祝、永登、红古等11个县(区)，在青海省民和县享堂镇附近流入湟水。流域呈狭长地带，地形西北高，东南低，干流全长560.7 km，天然落差2 793 m，流域面积15 130 km2，占湟水流域总面积的46%。干流两岸支流呈羽毛状水系，上游主要支流有唐莫日曲、可可赛河、娘姆作沟、拉巴曲、武松塔拉河、萨拉沟、莱斯图曲、永安西河；中游主要有老虎沟、讨拉沟河、塔里花沟、珠固寺沟、浪士当沟、扎龙沟、金沙峡、水磨沟等；下游河段无较大支流汇入。大通河流域水电开发起始于上世纪九十年代末，建成跨流域调水工程2处，分别为引大入秦和引硫济金工程，至2015年已建成梯级电站42座，总装机容量676.1 MW，其中干流上28座、支流上14座。

大通河流域干流从上到下分布有青石嘴、天堂、连城(二)、享堂(三)水文站，其中青石嘴、天堂、享堂(三)三站为上、中、下游控制站。测站基本信息见表1。

表1 大通河水文站基本信息表

2 径流影响分析

2.1 径流统计

选取青石嘴、天堂、连城(二)、享堂(三)4个水文站，采用1956～2015年共60年实测和插补延长系列分析研究大通河流域年径流变化特征。

经统计，青石嘴、天堂、连城(二)、享堂(三)水文站多年平均径流量分别为17.61亿 m3、24.20亿 m3、26.47亿 m3、27.41亿 m3；近20年平均径流量分别为16.20亿 m3、25.44亿 m3、24.50亿 m3、24.41亿 m3。比较可见，近20 a径流量总体呈衰减趋势，除青石嘴～天堂上下游水量平衡外，天堂～享堂上下游径流量随河长及集水面积增加而减小。分析结果见表2。

表2 大通河流域代表站年径流量特征值表

对年径流量极值统计分析，最大值均出现在上世纪九十年代之前，最小值除青石嘴和天堂站出现在1979年外，连城(二)和享堂站均出现在90年代后。可以看出，近20 a来径流量呈减小趋势，水资源开发利用自上游至下游影响逐渐显著。

点绘天堂、连城(二)站径流量年际变化及累积值相关曲线，见图1，可见：上下游径流量年际变化趋势基本一致，1994年为径流量减小的跳跃点。自引大入秦工程1994年建成引水后，连城(二)站年径流量开始减少，1996—2015年平均径流量24.50亿 m3，比1958—1995年平均径流量26.67亿 m3减少了8.1%。

图1 径流量年际变化及累积值相关图

2.2 跨流域引水对径流的影响

引大入秦和引硫济金跨流域引水工程对下游水量影响较大，其中3月份影响最大。青石嘴、天堂、连城三站3～8月份随着河流来水量增加影响减小，9月份以后又随着河流来水量减少影响增大。年内分配上，跨流域引水工程使青石嘴站3～11月平均流量减少0.6%～9.6%，天堂站3～11月平均流量减少0.5%-3.8%，连城(二)站3～11月平均流量减少1.7%～52.9%。大通河工程引水量对代表站流量的影响见表3。

表3 大通河工程引水量与代表站流量对照表

2.3 梯级电站对洪水过程的影响

点绘水电站建设前、中、后期代表站天堂、连城(二)站的典型洪水过程见图2，从图2可知，水电站建设前1990年洪水过程变化相当平稳；到2005年建成水电站11座，代表站的洪水过程总体较为平稳，局部时段受电站蓄放水影响呈现陡涨陡落的特征，涨落频次增多；至2015年已建成水电站42座，代表站的洪水过程变化十分剧烈，峰形呈现锯齿状。

图2 典型洪水过程线图

水电站修建前大通河流域的洪水主要由暴雨形成，流域狭长，对洪水起到调蓄作用，天然的洪水过程平稳有序。由于梯级电站的迅速开发，使河流的水情变化加剧，梯级水电站群无序蓄放水，使河流洪水过程极不稳定，呈现陡涨陡落

的急剧变化态势，特别是上游发生特殊水情时，电站同时提闸泄水，致使自然洪峰与人工洪峰叠加，对下游地区的防洪安全产生极大威胁。枯水期电站蓄引水致使河道断流，河床外露，洪水期又加大泄洪，对河道的间歇性冲刷严重，影响河道的稳定性，对防洪产生不利影响。

2.4 水资源开发对生态环境的影响

大通河流域水资源密集开发，形成多段的减水河段和断水河段，部分河段断流长度达到3～4 km，分段阻隔了大通河中下游生态系统的连续性，导致大通河中下游工程引水枢纽以下河段生态环境呈现破碎化、片断化。受淹没、断流、水环境污染、河道采砂采石、水资源量减少等影响，河流中的水生物和两岸的植物严重萎缩，部分保护区森林植被、自然景观受到一定影响，产生次生地质灾害。

3 结语

(1)大通河流域近20年径流量总体呈衰减趋势，天堂～享堂站径流量随河长及集水面积增加而减小，水资源开发利用影响自上游至下游逐渐显著。

(2)梯级电站对对流域洪水过程影响较大，人为蓄放水，使天然的洪水过程由平稳状态转变为剧烈变化状态，对局部河段的冲刷作用加剧，对河床和两岸的稳定性以及下游河段防洪造成一定的影响。

(3)水资源密集开发等人类活动使大通河中下游河段生态环境呈现破碎化、片断化发展趋势。

[1]李丽娟,张勃.甘肃省各地区相对资源承载力及可持续发展研究[J].冰川冻土.2011.

[2]牛最荣,赵文智,陈学林,等.黑河流域中西部子水系水资源分布特征研究[J].冰川冻土.2010.

[3]杨涛,惠秀娟,许云峰.用于流域管理的河流水生态系统健康评价初探[J].环境保护科学.2009.

[4]牛最荣,陈学林,王学良.白龙江干流代表站径流变化特征及未来趋势预测[J].水文.2015.35(5).

[5]陈学林,王学良,景宏.白龙江流域代表站气温、降水、蒸发、输沙率变化特征分析[J].水利规划与设计.2017(1).

Analysis of the Impact of Inter-basin Water Diversion and Cascade Hydropower Stations Construction of Datong River on Runoff

LI Xiao-rong

(Lanzhou hydrology and Water Resources Survey Bureau of Gansu Province,Gansu Lanzhou,730000)

The Datong River is the largest tributary of Huangshui which is the upper reaches of the Yellow River. The basin is in the narrow area, the northwest of the terrain is high, while the southeast is low and the total length is 560.7km, the natural gap is 2 793 m, the basin area is 15 130 km2, accounting for 46% of the total area of Huangshui. Based on the hydrological data of the 60 years from 1956 to 2015, this paper analyzes the characteristics of the runoff of the Datong River which belongs to the Huangshui water system in the upper reaches of the Yellow River Basin, the results show that the runoff of the Datong River Basin in the upper reaches of the Yellow River Basin has been declining in the past 20 years. The runoff of Tian Tang to Xiang Tang decreases with the increase of river length and catchment area, and the influence of water resources development and utilization is gradually significant from upstream to downstream. The cascade hydropower station has a great influence on the flood process, and artificial saving or discharging water changes a steady state into a violent state, intensifies the erosion of some parts, and causes a certain impact on the stability of the river bed, the two sides and flood control in downstream. Intensive development of water resources and other human activities make the ecological environment of the middle and lower reaches of Datong River show fragmented and fragmented development trend. The results of the study can provide the basis for the maximum reduction of human activities on river characteristics and natural ecology.

inter-basin water diversion; cascade hydropower station; impact on runoff; Datong River

2017-04-10

李小荣(1973-)，男，甘肃兰州人，工程师，主要从事站网规划、水文分析计算、水资源研究等工作。

TV121+.4

A

1004-1184(2017)04-0134-03