水文比拟法在风河流域来水量分析中的应用

李 红，李 磊，于新好

（青岛市水文局，山东 青岛 266000）

风河又称王戈庄河，位于胶南市中部，发源于胶南市西北部的七宝山、铁镢山、黄山等山脉，该河在宝山、铁山境内由北向南流，至孟家庄附近折向东南，下游穿越胶南城区于胶南经济开发区大港口入海，全长31.8km，流域面积315.5km2。风河流域属暖温带季风气候，流域内降雨量较丰沛，多年平均年降水量741.7mm。降水量年际、年内变化较大，每年的降水多集中在汛期6~9月。流域内上、中游为山区丘陵地带，约占全流域的70%，下游为平原地带，约占总面积的30%。1999年，风河下游治理，将孟家庄以东河道人工取直并砌石护坡，于华青桥下游建橡胶坝1座，风河流域有中型水库1座，小（1）型水库5座，总控制面积75.0km2，总库容6106.5万m3；橡胶坝4座、拦河砌石堰12道，迷宫堰1道，总库容190.05 万 m3。

1 风河流域来水量

1.1 资料来源

风河流域内有胶南水文站和尚庄、梁家庄、河北赵家、东南崖等雨量站，其中胶南水文站位于风河下游，距入海口1.5km，控制流域面积242km2，具有较长资料系列。风河流域训练基地位于黄岛区风河入海口河段水域，即胶南水文站下游大哨头橡胶坝至滨海大道段，故本次河段来水量计算依据胶南站1978—2014年观测资料，按照水文年采用水文比拟法[1]进行计算。

1.2 系列代表性论证

采用水量平衡方程进行还原计算，方程如下：W天然=W实测+W农业+W工业+W库蓄±W引水±W分洪（1）

式中：W天然为还原后的天然径流量，万m3；W实测为实测径流量，万m3；W农业为农业灌溉净耗水量，万m3；W工业为工业和生活净耗水量，万m3；W库蓄为上游中小型水库蓄水变量，万m3；W引水为断面以上引入、引出流域的水量，万m3；W分洪为断面以上流域内的河道分洪漫滩水量，万m3。

按水量平衡原理，分别计算各项内容还原值[2]，可求得胶南站历年逐月天然径流量还原值，如图1示。

图1 胶南站天然径流年际变化折线图

由图1可知：胶南站天然径流成果年际变化较大，最大年来水量为8623万m3，最小年来水量为465万m3，来水情况呈周期变化。系列中包含有20世纪80年代中期、90年代初、90年代末初和2006—2008年的丰水期，20世纪80年代初及80年代末90年代中期以及2000年初的枯水期，丰枯代表性较好。因此，胶南站天然径流量计算中采用资料代表性较好。

1.3 来水量计算

本训练赛道位于风河下游—滨海公路上游2.3km范围内，其汇水流域面积315.5km2。计算设计方案赛道天然径流量，采用皮尔逊III型曲线适线[3]，取 Cs=2.0Cv。

经计算，频率为25%、50%、75%和95%情况下的年来水量分别为5390万m3、3429万m3、2000 万m3和 735 万 m3。

为保证训练基地用水，典型年选取以年来水量接近于设计年径流的几个年份作为典型年，分析河道来水情况。来水量情况见表1。

本训练场地设计赛道需水量约160万m3，由表1可以看出：赛道25%、50%、75%和95%保证率下年来水总量均能够满足赛道来水需求，但25%~50%保证率下河道来水年内分布不均匀，主要集中在夏季7~8月，对本训练场地运行很不利；75%保证率下年来水总量能够满足赛道需水量，且年内分布也可以满足赛道要求，而95%保证率下来水出现个别月份断流现象，对场地用水依然不利。

表1 典型年来水径流月分配成果表 万m3

2 蓄水及降雨分析

2.1 河道蓄水能力调算

本训练场地位于风河大哨头橡胶坝下游至滨海公路桥上游区间段，计划在滨海公路桥上游建拦河闸1座，用于拦蓄河道来水、控制潮水上溯。区域上游包括1座中型水库、5座小（1）型水库、4座橡胶坝、12道砌石堰和1道迷宫堰，总库容6296.55万m3。风河建有4座自来水厂，负责向黄岛城区供水，设计总取水量7万m3/d。

本次调节计算中，水面蒸发量根据公式：

式中：Wv为水面蒸发量，万m3；A为水面面积，km2，取 3.618km2；Ev 为水面蒸发量（采用南村站典型年蒸发数据），mm。

由于该地区地下水位较高，地下水与地表水相互之间能够进行很好的补给，因此本次调节计算不再考虑渗漏量及地下水补给量。75%典型年调节计算成果见表2。

表275 %典型年调算成果表 万m3

由表2可知，75%典型年蓄水量满足要求。同理可得其他三种典型年调算结果。经计算，丰水年和平水年由于年内降水较集中，因此个别非汛期月份水量得不到满足，如若遇到年内降水较均匀的年份，年内基本能够满足本训练场地用水，而特枯年份河道全年来水量均减少，来水无法满足训练用水需求。

2.2 降雨量分析

根据《青岛市水资源公报》，黄岛区2005—2014年降水量情况见图2。

图2 黄岛区2005—2014年降水量折线图

《青岛市水资源调查评价》（2014年2月）对青岛市各市（区）1956—2010年降水量进行了计算分析，其中黄岛区计算成果见表3。

表3 黄岛区不同保证率年降水量成果表 mm

由表3可知，黄岛区近10年降水量多介于500~1000mm，其中2005年、2007年和2008年年降水量均大于724mm，属于偏丰年；2006年、2009年、2011年、2013年和2014年降水量均小于724mm，属于偏枯年，2010年和2012年降水量接近724mm，属于平水年。根据黄岛区近10年来降水量变化折线图发现，2010年之前降水量年变化较大，2010年之后降水量变化较小，但总体呈下降趋势。

3 结语

通过分析，本训练场所在地区近10年降水丰枯交替变化，尚未出现特丰和特枯年份，但考虑近年来气候变化较明显，不排除出现特丰和特枯年降水的可能。场地选址胶南风河入海口处，流域内现有中型水库1座，小（1）型水库5座，总控制面积78.0km2，这些工程增加了河道径流调蓄能力，为本训练场地用水提供保证。综上所述，该地区的降雨和河道蓄水能力能够满足该训练场地对于用水量的需求。