太子河小林子站旱警水位（流量）确定研究

张静

（盘锦市水利服务中心，辽宁盘锦 124010）

0 引言

受全球气候变化影响，2000 年以来，辽宁省干旱灾害发生频次增加、范围扩大、损失加重，给旱区群众生活、工农业生产及生态环境带来严重影响[1，2]。2011—2012 年，辽宁省水利厅组织开展了9 个水库站、5 个河道站的旱警水位（流量）制定[3]，距今已10 余年。旱警水位（流量）是反映江河湖库干旱程度的警示性指标，是启动抗旱应急响应级别的重要依据，是做好抗旱指挥调度的重要基础性工作，因此，亟需开展抗旱特征指标的研究制定工作。

综上，此次研究在满足国家要求的基础上，结合太子河小林子站近年实际情况及抗旱工作实际，根据需水特征划分干旱预警时段，采用综合法计算河道旱警水位（流量），以期为辽宁省抗旱业务提供技术支撑。

1 研究区概况

小林子水文站始建于1952 年，是国家首批重要水文站，其地理位置处于太子河中下游，是太子河干流的重要控制站。该站上游约25 km处有北沙河汇入，集水面积为10 254 km2，多年平均年径流量为22.87 亿m3，多年平均年降水量为658.8 mm。

2 计算方法

目前，应用比较广泛的河道站点旱警水位（流量）计算方法主要有典型干旱年法、最大值法、水量叠加法、综合法，4 种方法的技术要点、优点及局限性见表1。

表1 河道站点旱警水位（流量）计算方法对比

为更加准确计算干旱预警水位（流量），此次研究选择综合法确定小林子站预警水位（流量），具体步骤如下。

1）根据站点来水特点和供水需求，结合抗旱工作实际，将全年划分为若干预警时段，方便后续分时段讨论并计算干旱预警水位（流量）。

2）按预警时段逐项分析计算河道内的生态流量及河道外生产、生活需水流量。若河道站下游用水取自上游水库，也应将其纳入该站点的用水需求。

3）按预警时段叠加河道内、外需水流量，得到旱警流量，根据水位～流量关系曲线确定旱警水位。基于偏安全原则，可选取各时段内各月旱警水位（流量）最大值作为该时段的旱警水位（流量）。

3 来供水分析及预警时段划分

小林子站上、下游均有灌区，周边农田以地下水为主要灌溉水源；该站上游82 km 处有花侵窝水库，农业供水目标为辽阳、鞍山、营口、盘锦等灌区。其中，灯塔灌区、辽阳灌区位于小林子站以上（不受该站流量影响）；在小林子站以下，花侵窝水库与大伙房水库泄（放）水量共同经大辽河河道供给营口、盘锦等灌区；同时，太子河上游观音阁水库为花侵窝水库农业灌溉补水。综上，小林子站农灌期间实测水量组成较为复杂，包括小林子站天然径流、上游水库泄（放）水量与区间用水之差；非农灌期间实测水量基本为小林子站天然径流，包括上游水库泄（放）的生态水量。

小林子站预警时段主要划分为农业灌溉用水期（4—9 月）、其他用水期-非冰冻期（10—11 月）及其他用水期-冰冻期（12—3 月）。因其他用水期供水保障对象仅为生态，但两个时段里生态流量不同，因此细化为两个时段。

4 旱警水位（流量）计算

从流域尺度考虑，把小林子站上下游、河道内外的各处引用水均作为流域的用水需求，河道站下游用水若取自上游水库，也将该项用水作为该站点的用水需求。因此，小林子站农灌期间主要考虑河道生态流量及下游灌区用水流量，非农灌期间应保证河道生态流量。根据上述分析，采用综合法叠加各项用水流量可得河道旱警流量，再根据河道站水位～流量关系可得河道旱警水位。

4.1 农业灌溉流量

此次研究主要考虑受小林子站流量影响的下游农业灌溉用水，包括鞍山、营口、盘锦等灌区。通过收集整理鞍山、营口地区水文站点近30 年日降雨资料，根据DB21/T 3579—2022《辽宁省旱情等级》，采用降雨距平百分比法对该地区进行干旱等级划分，综合确定1993，1997，2000，2007，2015，2018 年为轻度干旱年。综合考虑作物种植方式、灌溉技术、工程配套等情况，选取临近年份确定下游灌区农业灌溉水量，即2007，2015，2018 年。

由于花侵窝水库为多年调节水库，同时，观音阁水库可对花侵窝水库进行农业灌溉补水，因此，假设上述年份均满足农业灌溉用水需求。对上述年份内小林子站以下各灌区取水口年灌溉水量进行统计，得出年平均灌溉水量为2.53 亿m3，平均灌溉面积约311 km2。采用同倍比放大法对花侵窝水库小林子站以下灌溉面积进行核定（333 km2），核定小林子站下游农业灌溉用水需求为2.70 亿m3。结合观音阁、花侵窝水库灌溉期内各月放水过程及营口站水稻灌溉定额月分配比例，推算小林子站农业灌溉用水如表2 所示。

表2 小林子站农业灌溉用水

4.2 生态流量

河流生态需水量计算，应综合考虑河流的生态环境功能、生态环境状况、水资源禀赋条件及开发利用程度等因素，合理确定生态环境保护目标。此次研究采用目前普遍应用的Tennant 法计算生态流量，小林子站12 月至次年3 月生态流量为3.11 m3/s，其他月份为6.22 m3/s。

4.3 旱警水位（流量）

小林子站农业灌溉用水量叠加生态流量，即为小林子站旱警流量。为便于预警，对叠加流量相近月份进行统一，得到小林子站旱警流量，并根据2021 年小林子站实测水位～流量关系曲线推求旱警水位，如表3 所示。

表3 小林子站旱警水位（流量）计算

5 合理性分析

计算结果与小林子站近30 年径流资料对比分析，其他用水期-冰冻期共有3 年（1997，1998，2001 年）出现流量低于旱警流量的情况；农业灌溉用水期4 月（1993，2018 年）、9 月（1997，2003 年），其他用水期-非冰冻期（1997，2000 年）均有2 年流量低于旱警流量；农业灌溉用水期（6—7 月）仅2003 年流量低于旱警流量；农业灌溉用水期5，8月未出现流量低于旱警流量的情况。

结合逐月降雨情况，在对应的预警时段内，出现旱情预警年份的降雨较同期普遍偏少。其他用水期旱情预警频率高于农业灌溉期，主要原因可能是其他用水期无农业需水，上游无水库泄（放）水量（水库泄放生态水量是近年才开始的）；小林子农业灌溉用水期旱警频率较低，主要是上游侵花窝水库、观音阁水库的联合调度保障了农业用水。结合实际调研情况，小林子站旱警发生频率与小林子站所在流域及区域历史旱灾发生频率基本吻合。综上，认为小林子站旱警流量确定基本合理。

6 结语

此次研究根据研究区特点，选择综合法计算河道旱警水位流量，并以太子河小林子水文站为例计算旱警水位（流量），小林子站旱警流量确定基本合理。研究成果可为辽宁省抗旱业务提供基础支撑。在实际业务中，建议结合中短期天气预报情况及工农业用水的年际、年内变化情况，灵活启动抗旱预警预案。