陕西佳县上高寨乡集中供水工程径流量及取水可靠性分析

曹亮亮，刘调转

（1.陕西省佳县水利水电工作队，陕西 佳县 719000；2.陕西省佳县水土保持工作队，陕西 佳县 719000）

上高寨乡位于佳县东北部，该地山高坡陡，沟壑纵横，群众居住较分散。目前该乡共有32 个村9617 人，群众饮水大多以自备大口井取地下水以分散式自给为主,西南部半山区农村大多用塑料管道从山沟引用浅层渗水，取水困难，水量无法保证，枯水期经常出现无水可用或水量不足的情况，严重影响村民生产生活。同时，这些地方的水源含氟量高、污染严重，若长期饮用，严重危害当地农民群众身心健康，并制约村域经济发展。为了彻底解决上高寨乡群众吃水困难问题，规划在秃尾河一级支流盐沟上，建设盐沟供水工程。为了确保供水工程科学建设，需对盐沟径流和来水情况进行论证分析。

1 降水径流特性

秃尾河流域年径流主要由大气降水经下垫面沙层调蓄形成基流后补充河槽，而降水则受大气环流的影响，年径流特性主要为：年降水径流地区分布不均匀，雨季多暴雨发生。由于副高压移动较大，冷空气势力强，暖空气较弱，移动速度快，多为短历时小面积暴雨；降水量年内分配不均匀，本流域地处大陆腹部，汛期降水量大，6 月～9 月降水量占年降水量的75%以上，枯水期1 月～3 月、11 月～12 月5 个月降水量占年降水量的7.4%；年际变化大，最大年降水量为最小年降水量4 倍以上，年降水量变差系数Cv 值为0.34，而年径流变差系数为0.26。秃尾河高家堡以上大多为沙漠区，河道径流多以潜流形式汇集于河道，基流较为稳定。盐沟沟域全为盖沙区，特殊的下垫面及地形致使其径流在年际和年内变化比较均匀。沟道径流由地表径流和涌泉补给。

2 参证站选定及年径流计算

2.1 参证站确定

盐沟供水工程位于秃尾河的支流盐沟上。沟道内无水文站，所以参考引用附近流域内水文站实测资料，进行对比分析计算本区域内的年径流量，在项目区附近有高家堡水文站和韩家峁水文站。

高家堡水文站位于秃尾河中游，控制流域面积2095 km2，测站以上流域为风沙区以及风沙过渡区，地形地貌与盐沟供水工程控制流域的地形地貌极为相似，距盐沟供水工程16 km。韩家峁水文站位于海流兔河下游，控制面积2452 km2，是高家堡水文站的1.2 倍，该水文站控制的流域地形地貌与盐沟供水工程控制流域地形地貌相差较大，且距盐沟供水工程100 km，距离较远。通过对比分析选择高家堡水文站作为参证站。

2.2 参证站年径流量计算

高家堡水文站有1967 年～2012 年共46 年的水文资料，下游高家川水文站是秃尾河的把口站。用下游高家川站水文站实测资料系列，采用上下游相关法对其进行延长，延长后的年径流系列为1956 年～2012 年，共57 年。虽然资料系列符合水文分析计算资料系列不少于30 年的要求，但对总体而主，仍属容量有限的样本，因此对径流系列的代表性进行分析。

2.2.1 系列丰、枯变化规律分析

采用年径流量历时关系图分析。根据延长后的高家堡站的年径流资料系列，绘制w～t 关系图，见图1。在57 年径流系列中，特丰年有1967 年，年径流量为4.627×108m3，为多年平均的1.6 倍，特枯年有2003 年，年径流量仅有1.927×108m3，为多年平均径流量的0.7 倍；平水年有1965 年、1966 年、1975 年、1976 年、2007 年，径流量在2.814×108m3～2.977×108m3之间变化，接近多年平均值2.885×108m3；系列中有丰水年组1958年～1964 年，7 年平均径流量3.891×108m3，1966 年～1974年，9 年平均径流量为3.767×108m3，1977 年～1979 年，3 年平均径流量为3.070×108m3；枯水年组有1980～2005 年，26 年平均径流量为2.655×108m3，2008 年～2012 年，5 年平均径流量为2.768×108m3。

采用差积曲线法。差积曲线的形式为∑（ki-1）～T，ki 为各年径流量的模比系数。高家堡站年径流差积曲线单峰型，详见图2。从图2 看，1956 年～2012 年，为一个丰枯变化周期。57 年径流系列中包含一个完整的丰枯变化周期。

2.2.2 统计参数稳定性分析

正时序和逆时序累加计算年径流量平均值和变差系数Cv值，并点绘W～T、Cv～T 关系图，见图3。累计年径流量均值，正时序计算呈递减的趋势，系列达50 年后，其值在2.896～2.885间，逆时序计算呈递增趋势，系列达55 年后，其值在2.883～2.885 间，趋于稳定。Cv 值，正序计算，当n 大于40 年时，在0.25～0.27 之间；逆时序计算，当n 大于54 年时，在0.25～0.26之间。随年数增加，Cv 值愈趋于稳定。

通过上述分析，可知高家堡水文站1956 年～2012 年径流系列具有较好的代表性。

图1 秃尾河高家堡站逐年径流量关系图

图2 秃尾河高家堡站逐年径流量差积曲线

图3 秃尾河高家堡站累计径流量平均值、Cv 变化图

2.3 参证站年径流计算

高家堡水文站有1967 年～2012 年46 年实测水文资料，下游高家川水文站具有1956 年～2012 年57 年完整的实测水文资料，根据高家堡与高家川同期年径流量相关计算，插补得高家堡1956 年～1966 年年径流量，利用插补后高家堡站1956 年～2012 年57 年径流量资料进行频率计算，采用武水频率计算软件进行分析计算，得高家堡站年均径流量为2.885×108m3。

3 盐沟供水工程年径流计算

经实地勘察，盐沟供水工程坝址以上来水由沟道地表水和泉水补给两部分组成。沟道地表水年径流量计算，以高家堡站为参证站，采用水文比拟法进行分析计算，泉水补给量根据实测资料进行计算。

3.1 盐沟沟地表径流量

盐沟沟为秃尾河的一级支流，且在高家堡水文站上游，距高家堡水文站的直线距离为16 km，坝址以上集水面积5.6 km2，项目供水保证率为95%。根据高家堡站年径流量频率计算结果，95%年径流量为1.985×108m3，高家堡集水面积2095 km2。由于盐沟供水工程距高家堡站很近，所以不考虑降水量因素，只考虑面积差异，计算得比拟系数为0.0027，则盐沟供水工程坝址处95%来水量为53.60×104m3。

3.2 泉水补给量

由于特殊地形地貌，盐沟沟道内泉域涌水量较为充沛，地矿部九○八水文地质大队在此曾做过一年的水文观察，盐沟沟年平均泉水涌出量为0.59 m3/s，年平均来水量为1860×104m3。经实测，盐沟沟上游泉水涌出量为0.51 m3/s，结合调查当地村民证实，盐沟泉水涌出量很稳定。本次论证取实测泉水涌出量作为95%泉水补给量，即泉水补给量为1610×104m3/a。

经以上分析，盐沟供水工程95%总来水量为1664×104m3/a。

4 盐沟供水工程来水量年内分配

盐沟供水工程来水由地表径流和涌泉两部分组成，涌泉来水较稳定，年内分配均衡，地表径流部分按高家堡站典型年进行分配，高家堡站1981 年年径流量与95%年径流量较接近，选择该年作为典型年，计算出典型年各月径流量占年径流量的百分数，以此计算出盐沟供水工程地表径流的年内分配，然后，加上各月涌泉量即为盐沟供水工程来水量年内分配。其成果见表1。

表1 盐沟供水工程来水年内分配成果表

5 取水可靠性分析

上高寨乡集中供水工程取水水源为盐沟供水工程，供水工程以上属沙漠草滩区，地势较平缓，两岸地面高程一般在1170 m～1256 m，大部分为固定沙丘及小量平缓沙地，沙丘呈东北西南排列，一般高1 m～5 m。工程上游盐沟沟域内无人口居住，也无工矿企业和污染，经化验现状水质为Ⅱ类地表水，满足饮用水要求。从水量来看，盐沟沟域主要有涌泉补充，水量充沛且稳定，年内分配均匀，完全可以作为上高寨乡集中供水工程水源地。

同时，该段河道地形开阔，地面平坦起伏较小，该处沟谷底部宽度40 m～50 m，地面高程1105 m～1108 m。根据地质资料，显示表部覆盖层为（Q4al+pl）砂质壤土，厚度2 m～4 m。稍密状。承载力基本值为110 kPa。下部为侏罗系（J3a）砂岩及泥质砂岩，呈弱风化，岩体较完整。饱和抗压强度Rb=18.4 MPa 属较软岩,弱风化砂岩承载力基本值为500 kPa。坝址以上流域属于少沙河流，因此，该河流冲淤变化不大，河道纵断面比较稳定，对取水无影响。总体而言，项目取水是可靠的。

6 结语

为了确保盐沟供水工程科学建设，采用高家堡水文站作为参证站，经过资料的系列延长和稳定性分析，用水文比拟法，根据参证站径流量求出盐沟供水工程径流量，并对径流的年内分配和稳定性进行探讨计算，得出盐沟水质为Ⅱ类地表水，水质良好，年均地表径流为1664×104m3/a，项目取水安全可靠，为当地农村集中供水工程建设提供了科学依据。