洺河流域供水量预测与验证

2023-05-09张红梅张昀保李严慈

河北水利 2023年3期

□刘畅张红梅张昀保李严慈

洺河径流在时间、空间上分布的不均匀性，对流域水资源调度和生态水量保障产生重要影响。为解决水资源在时间、空间上分布的不均匀性，协调生活生产生态和上下游、左右岸不同行业不同区域间的用水关系，使水资源分配科学、有序、合理，需要掌握洺河流域供水量，因此对洺河水资源建立水循环模型。目前，国内外水资源系统模拟软件，如SIMHYD、MIKE、TOPMODEL、GWAS 等，在水资源系统配置主体互馈、合理调配等方面有所应用，但各有针对性、局限性。水资源综合模拟与配置模型WAS 是由桑学锋等人，基于二元水循环理论和水资源配置理论建立的水资源模型。现应用WAS 模型对洺河内水资源进行供水量预测，为后期洺河流域水资源配置提供基础数据。

1.洺河流域基本概况

洺河流域地处河北省中部，洺河发源于武安市西北部的太行山区，是汇入滏阳河的主要支流之一，呈扇形分布，主要有南洺河、北洺河、马会河3 条支流，基本信息与流域图见表1 与图1。

表1 洺河支流基本信息表

图1 洺河流域示意图

2.数据来源与分析

前期模型建立主要利用洺河流域数值高程、土地利用、土壤类型及植被分布等基础信息数据，包括临洺关水文站的月尺度实测径流数据和洺河流域内5 座水库的相关信息，此外还收集了洺河流域相关气象站点气象数据。气象水文数据来源于河北省第二次水资源评价与邢台市、邯郸市水资源评价，土地利用、土壤类型及植被分布数据来源于河北省城市与县城分析表。

所采用的DEM 数据来源于中国地理空间数据云，空间分辨率ASTER GDEM 30m。气象数据选取年限为1961年—2018年，数据来源为河北省第二次水资源评价、邢台市水资源公报、邯郸市水资源公报，土地利用及土壤类型植被分布时效性较强，故数据来源为2018年。2018年土地利用、覆盖数据主要使用Landsat8 遥感影像数据，数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心，比例尺为1∶10 万。土壤数据来自中国资源环境科学与数据中心提供的1∶100 万土壤类型图，如图2 所示。

3.WAS 模型的建立

结合二元水循环特点，根据WAS模型，采用3 级单元划分的方法，即按照基本单元、计算单元、水文单元的顺序进行划分。通过行政分区与水资源4 级分区的叠加划分出8 个基本单元，按标号排序分别为涉县洺河流域、沙河市洺河流域、武安市洺河流域、丛台区洺河流域、永年区洺河流域、鸡泽县洺河流域、南和区洺河流域、任泽区洺河流域。洺河流域计算单元ID 见图3。

图3 洺河流域计算单元ID

4.供水量预测

降水量。降水数据选取研究区内资料比较完整的8 个雨量站逐月降水资料，其中境内雨量站平均站网密度约为400km2/站。通过泰森多边形法计算得到8 个计算单元的逐月面降水量，雨量站的分布情况及研究区的泰森多边形划分见图4，共分21 个降水单元,雨量站相关信息如表2 所示。根据研究区降水与径流关系，结合北方降水产流特点，发现日降水量小于10mm 时基本不产流，因此认为日降水量小于10mm时，日有效降水量为0；日降水量大于等于10mm 时，日有效降水量为日降水量。将日有效降水量相加得到月有效降水量。洺河流域1961年—2018年平均年降水量为558.7mm，平均有效年降水量为363.1mm。

图4 洺河雨量站泰森多边形划分

表2 洺河流域雨量站详情表

蒸发量。蒸发数据选取研究区内5 个蒸发站（邯郸站、武安站、沙河站、涉县站、邢台站）逐月降水资料，通过泰森多边形法计算得到8 个计算单元的逐月面蒸发量，蒸发站分布情况及研究区泰森多边形划分见图5，共分14 个蒸发单元，洺河流域泰勒划分详情表见表3。水面蒸发量以E-601 蒸发皿观测值较为接近天然值，因此，需对中20cm 铜蒸发器及其他型号蒸发器观测值进行折算，使其相当于E-601 蒸发皿的观测值。根据河北省二次评价分析成果，E-601 蒸发皿和中20cm 铜蒸发器年平均折算系数为0.65。5 个站点年蒸发量折算后分别为1072.2mm、1178.5mm、1034.2mm、1165.8mm、1229.7mm。