西安市黑河流域径流计算分析

2022-09-14董亚军

地下水 2022年4期

董亚军

(西安水务(集团)李家河水库管理有限公司，陕西西安 710199)

1 流域概况

黑河为渭河一级支流，发源于秦岭太白山主峰，干流总长125.8 km，流域面积2 258 km2,河道平均比降8.77‰。黑河峪口以上干流长91.2 km，河床比降约14.7‰，控制面积1 481 km2，河流含沙量小，水质无污染，符合国家饮用水标准[1]。阳化河属清水河支流，由强峪沟、羊道沟、黑影沟等3沟汇入，流域面积7.2 km2。沙河为黑河一级支流，发源于秦岭北麓，流域总面积164 km2，河流全长44.0 km。西骆峪水库坝址以上流域面积82.7 km2，河长18.5 km，河道平均比降45.3‰。就峪河为黑河一级支流，河流最大长度39.1 km，流域面积95.4 km2，平均比降18.9%。田峪河为黑河最大的一级支流，发源于秦岭北麓，在终南镇以北流入黑河。主河道长52.6 km，平均比降20.5%，流域面积297.5 km2。赤峪河属黑河支流，由赤峪、牛角沟、浅石沟水汇流而成。主河道长22.5 km，平均比降23.0%，流域面积23.6 km2。耿峪河属渭河一级支流，主河长38.2 km，流域面积81.5 km2，比降15.0%。白马河属耿峪河支流，由小耿峪沟、狼沟汇流而成。小耿峪流域面积4.4 km2，平原区称白马河，为周至户县界河。甘峪河是涝河左岸最大的一条支流，发源于秦岭北麓浅山区，全长47.4 km，流域面积140.5 km2，河道平均比降13.7‰，位于户县白庙以南的甘峪口建有甘峪水库，坝址以上流域面积68.5 km2，河道长度17.4 km。涝峪河涝河是户县境内的主要河流，属渭河一级支流，发源于秦岭北麓，涝河干流总长82 km，流域面积663 km2,河道平均比降9.5‰。

2 径流特性分析

黑河流域的径流主要由降雨形成，其水情随降雨的变化而变化，汛期河流的水量主要由降水补给，枯水季节主要依靠稳定的地下水补给。径流的年际变化较大，年内分配不均[2]。据黑峪口站61年实测资料统计，多年平均径流量为6.24亿 m3，最大年径流量12.2亿 m3，最小年径流量1.31亿 m3，最大值和最小值分别为平均值的1.95倍和0.21倍；丰水期7-10月径流量占年径流量的62%，枯水期11-3月径流量仅占年径流的12.4%。历年实测最大流量为3 040 m3/s，最小流量为0.03 m3/s,平均流量19.8 m3/s。

3 径流计算分析

3.1 黑河金盆水库径流计算分析

3.1.1 径流计算

以黑峪口水文站作为参证站，收集整理水文站1940-1941～2000-2001年共61 a的径流资料进行计算分析。黑河黑峪口水文站有1940年8月至今的流量整编资料,其中1940、1945、1946、1949年四年资料不全，但在进行西安市黑河金盆水利枢纽工程初步设计时，已对上述年中缺测月份的径流量进行了插补[3]。由于黑峪口水文站以上1995年9月建成了黑河低坝引水工程,按水利水电工程水文计算规范，需对黑峪口站1995年9月-2001年径流资料进行还原，还原按式(1)计算，还原计算时段为月。经还原计算，可得黑峪口水文站1940-1941～2000-2001年61年天然径流系列。

黑峪口站天然径流量=黑峪口站实测径流量+黑河低坝引水工程引水量

(1)

根椐黑峪口水文站1940-1941～2000-2001年61年径流系列进行频率计算，计算得到的统计参数为：均值W=6.24亿 m3，Cv=0.39，Cs=1.64Cv，采用P-Ⅲ曲线适线，其均值为W=6.24亿 m3，Cv=0.39，Cs=2.0Cv。不同频率的年径流量见表1。

表1 黑峪口水文站年径流计算成果表亿m3

3.1.2 径流的年内分配

1)长系列径流的年内旬分配

根据黑河金盆水库调节计算要求，径流的年内分配采用长系列法，时段为旬。黑河金盆水库设计时采用1956-1957～1982-1983代表段旬径流进行调节计算，本次径流的年内旬分配计算将整个系列分为几段：

(1)1940-1941～1955-1956采用实测旬径流系列，其中1940、1945、1946、1949年四年资料不全，黑河金盆水库设计时已将径流资料插补到月，径流旬分配参照相近月径流的旬分配系数计算。

(2)1956-19571982-1983径流的年内旬分配直接采用黑河金盆水库设计时成果。

(3)1983-1984～2000-2001径流的年内旬分配采用实测旬径流资料，其中1995年9月-2001年采用还原后的旬径流。黑河黑峪口站多年平均径流的年内月分配见表2。

表2 黑河黑峪口站多年平均径流的年内月分配表亿m3

2)典型年径流的年内旬分配

根据典型年的选择原则，不同频率的典型年选择如下：

P=25%：1982-1983年、1988-1989年

P=50%：1976-1977年、1987-1988年

P=75% ：1974-1975年、1993-1994年

径流的年内旬分配系数采用黑峪口站旬径流占年径流的百分数，不同频率径流的年内旬分配见表3。

表3 黑河黑峪口站典型年逐旬径流量表万m3

3.2 西骆峪水库径流计算

3.2.1 径流计算

西骆峪河无实测水文观测资料，水库年径流采用黑河黑峪口站、涝河涝峪口站作参证站综合分析计算。从黑峪口和涝峪口的径流计算成果可以看出：黑峪口、涝峪口以上流域的径流模数分别为42万 m3/km2、36万 m3/km2，黑峪口站径流模数高于涝峪口，鉴于西骆峪河发源于浅山区，径流模数相对较小，本次西骆峪水库年径流采用涝峪口站径流量按面积比拟并考虑降雨修正，计算得到多年平均径流量为2 480万 m3(西骆峪水库以上流域面雨量750 mm，涝峪口以上流域的面雨量为900 mm)。

根据渭河南岸秦岭北麓河流Cv、Cs的变化情况，西骆峪水库年径流的Cv、Cs采用邻近黑河黑峪口站的Cv、Cs值，即Cv=0.39，Cs=2.0Cv。由西骆峪水库年径流计算统计参数可计算出不同频率的年径流量，见表4。

表4 西骆峪水库年径流计算成果表亿m3

3.2.2 径流年内分配

采用典型年法计算,典型年的选择同黑河金盆水库坝址年径流，即：P=25%：1982-1983年、1988-1989年；P=50%：1976-1977年、1987-1988年；P=75%：1974-1975年、1993-1994年。径流的年内旬分配系数采用黑峪口站旬径流占年径流的百分数，不同频率径流的年内旬分配见表5。

表5 西骆峪水库典型年逐旬径流量表万m3

3.3 甘峪河径流计算

甘峪河无实测径流资料，水库坝址年径流采用涝峪口水文站作参证分析计算。将涝峪口站年径流按面积比计算到甘峪水库坝址，计算结果见表6。降水修正系数根据涝峪口以上流域的面雨量(900 mm)和甘峪水库以上流域的面雨量(860 mm)确定为0.955。

表6 甘河甘峪水库年径流计算成果表万m3

3.4 涝河径流计算分析

3.4.1 径流计算

根据涝峪口水文站1950-2001年径流资料进行频率计算，统计参数为：W=1.25亿 m3，CV=0.49，然后采用P—Ⅲ型曲线适线，适线结果为W=1.25亿 m3，CV=0.55，从而可得涝峪口水文站年径流计算成果，见表7。

表7 涝河涝峪口水文站年径流计算成果表亿m3

3.4.2 涝河径流分布特征

涝河的径流主要由降水形成，流域山区和出山口后地貌、植被、土壤等条件差异较大，径流时空分布不均，主要表现在以下几个方面：

(1)年际变化较大，年内分配不均。涝河的径流具有年际变化较大、年内分配不均的特点。据该河涝峪口水文站1950-2001年52年实测资料统计，多年平均径流量为1.25亿 m3，最大年径流量3.55亿 m3，最小年径流量0.341亿 m3，最大值和最小值分别为平均值的2.84倍和0.27倍；汛期7-10月径流量占年径流量的50%以上，枯水期12-3月的径流量占年径流量不足10%。

(2)地区分布不均。涝河流域的降水量由上游向下游呈递减的趋势，上游的多年平均降水量为900 mm左右，下游入渭口附近多年平均降水量仅为600 mm左右，径流的变化规律和降水一致，即年径流深从上游到下游呈递减趋势，涝峪口以上山区为涝河流域的主要产流区。

(3)河流的含沙量小，水质良好。涝河流域上游为土石山区，植被较好，人类活动影响较小，河流的含沙量小，涝峪口站的多年平均含沙量为0.37 kg/m3，水质良好。

3.5 就峪、田峪、赤峪、耿峪径流计算

就峪、田峪、赤峪、耿峪、白马河的地表水资源量主要来源于峪口以上，径流计算仅计算峪口以上断面的径流量。采用黑峪口、涝峪口站径流模数综合分析计算。

鉴于就峪、田峪、赤峪、耿峪、白马河均发源于浅山区，径流模数相对较小，采用涝峪口站以上流域的平均径流模数36万 m3/km2计算，计算结果为就峪河建筑物断面多年平均径流量为2 437万 m3，田峪河建筑物断面多年平均径流量为8 478万 m3，赤峪河建筑物断面多年平均径流量为709万 m3，耿峪河建筑物断面多年平均径流量为1 649万 m3。