[讨赖河渠首年径流水文分析] 水文径流模拟预报
时间：2019-05-12 03:24:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：介绍了讨赖河流域概况，气候、气象情况及降水量的周期变化情况，重点介绍了年径流补给来源、多年平均降水量的时空分布情况以及气候对年径流的影响，主要对年径流的特征和时空分布情况、周期变化情况进行了认真分析。
关键词：讨赖河；年径流；水文分析
中图分类号：P333.3 文献标识码：A 文章编号：1003-6997（2012）11-0043-04
讨赖河涉及青海省祁连县、甘肃省张掖市的肃南县、高台县，酒泉市的肃州区、金塔县以及嘉峪关市，共2省、3市、5区县，讨赖河渠首担负着嘉峪关市、酒泉市肃州区、金塔县和农垦边湾农场农业灌溉供水任务和酒泉钢铁集团公司的工业供水任务。近年来，随着流域内经济社会发展，种植结构和用水结构发生了一定变化，各用水单位在春、夏灌水时段内用水需求相对比较集中，时常出现分水时段内来水不足与需水矛盾突出的情况，这就急需对渠首年径流进行分析。
1 流域概况
讨赖河流域地处河西走廊中部，属黑河水系一级支流。流域东起马营河，西以嘉峪关市境内的黑山为界，南与疏勒河流域毗邻，北以金塔盆地的马鬃山为界，涉及青海省祁连县，甘肃省张掖市的肃南县、高台县，嘉峪关市以及酒泉市的肃州区、金塔县，流域总面积2.81×104 km2。流域内绿洲区人口较为密集，工农业发展迅速，是河西走廊经济较发达的重要经济带。
讨赖河流域从地形地貌上可以分为三个区，南部祁连山区、酒泉盆地和金塔盆地。讨赖河地处欧亚大陆腹地，远离海洋，属典型的大陆性干旱气候。总的特点是：气候干旱、降水量稀少、多大风、日照充足，太阳辐射强烈，昼夜温差大，几乎无绝对无霜期。中部酒泉盆地至北部金塔盆地，是地势平坦的绿洲，绿洲边缘地带有戈壁、沙漠分布。其气候特点是：温差大、降水少、蒸发大、日照长，光热充足，干旱严重，属温带干旱气候，具有冬季寒冷，夏季炎热，干旱少雨，春季多大风的特点。
1.1 降水量
1.1.1 降水的地区分布 讨赖河降水受水汽来源及地形影响，总的特点是：干旱少雨，山区雨多，平原区雨少，山区由高到低递减，平原区从南向北递减。祁连山区的长征、珠龙关平均降水量264 mm，沿山区的冰沟、新地年均降水量184 mm，平原区的酒泉肃州区年均降水量83.60 mm，最北端的鸳鸯池、金塔县年平均降水量只有57.80 mm。
1.1.2 降水量的年内分配及年际变化 以金塔、酒泉、冰沟雨量站资料为代表，讨赖河降水量年内分配不均，汛期降水量大而集中，春季雨量少而不稳，冬季雨雪甚少。讨赖河沿山区的冰沟最大降水量主要集中在6～9月，平均降水量占年总量的70 %，平原区的酒泉、金塔最大降水量主要集中在6～9月，平均降水量占年总量的70 %。在4个月中以7月、8月最为集中，均占年降水量的40 %以上，也是发生洪水的时期。冬季3个月（12月～2月）降水量最少，仅占全年降水量的5 %左右，春季4月、5月、6月是农业灌溉用水的高峰，但降水量偏少，平原区4月、5月、6月降水量分别占全年降水量的5 %、10 %和14 %左右，山区略大于平原区，分别占全年降水量的6.0 %、10.7 %和20.7 %。
1.1.3 降水量年际变化大 最大、最小年降水量的倍比变化在2.3～6.4倍，南部山区小于北部平原区。从年降水量CV值分析看，南部山区CV值小于0.3，北部平原区CV值在0.38左右，说明山区降水量年际变化小于北部平原区。
1.1.4 降水量的周期变化 讨赖河降水量周期比较明显的3年周期，在1956～2010年54年中，丰水年出现过11年，枯水年出现过10年。对54年系列划时段分析，1956～1966年为平偏枯水期，1967～1977年为丰水期，1978～1988年为平水期，1989～2006年为枯水期，2007～2010年为丰水期，降水基本趋于稳定，丰、平、枯期的降水量变化不超过±8 %。
1.2 冰川融水在河流水量中的比重
冰川融水在河流水量中的比重与流域降水性质的差别、冰川面积大小的悬殊有很大出入，大体自东向西迅速增加。讨赖河冰川融水补给河流比重为16 %。季节降雪对河流补给不大。根据托勒气象站1957年降水资料统计，6月、7月、8月三个月降水量占全年的70.5 %，消融最强也在这时，即冰川的积累与消融是同一时期，冬季的降雪对春季融雪的关系是不大的。根据冰川考察资料：冰川消融的强烈季节在5～9月，持续达150 d左右，但5月、6月与9月消融强度远低于7、8两个月。
1.3 河流水系
讨赖河流域共有6河3坝和11条小河沟，均发源于南部祁连山地，主要河流从西往东依次排序为讨赖河、洪水河、红山河、观山河、丰乐河、马营河，多年平均径流量较大的河流主要有讨赖河、洪水河、马营河。讨赖河是流域最主要的河流，由祁连山区汇集，包括由青海省流入肃南的入境水2.98亿m3。从冰沟口出山后流经嘉峪关市西南进入平原区，由东面流出进入酒泉市，之后由鼎新北河湾注入黑河，经引用后消失于金塔盆地。全长350 km，集水面积6 883 km2。
2 讨赖河年径流分析
2.1 讨赖河年径流的主要补给来源
讨赖河河川径流的补给来源主要有降水、冰雪融水和山区地下水。降水是河流径流量的主要补给源，河流来水量随雨量的变化而变化，流量过程与雨量过程基本相应，主要来水量集中在汛期；高山地带为固体降水，部分转化形成冰川，再由冰川融化补给河流；非汛期河流主要是山区地下水补给。后两种补给形式是降水在时空域上的重新分配，其补给量根据河流发源地的不同而不同，深山区大于浅山区，径流深由南部高山区的200 mm，减至北部山区前缘的5 mm。
河流中、下游盆地降水量小，蒸发量大，干旱指数为25～43，降水耗于蒸发，除短历时大强度暴雨外，一般不产生径流。
因此，就中游径流利用区和下游径流消耗区而言，祁连山地降水、冰川资源，转化形成的各出山径流量，对讨赖河年径流具有重要补给意义。 2.2 讨赖河年径流特征
讨赖河是流域内工农业生产和人畜饮水的主要水源，其主要特点，径流量年际变化大，年内水量分配很不均衡。
2.3 讨赖河年径流情况
从讨赖河冰沟、渠首多年的实测资料来看，同期实测资料为1966～1981年的资料，故采用16年讨赖河冰沟、渠首的同期月平均流量来进行对比测算讨赖河冰沟至渠首的输水损失情况。
采用1948～2010年讨赖河渠首资料为系列（其中1966～2010年为讨赖河渠首断面讨管局实测资料，1948～1965年为讨赖河冰沟站实测资料通过输水损失推算而得）。
讨赖河渠首多年平均径流量为5.27亿m3，历年年径流量过程线详见图1，从图中可以看出，最大年径流量为9.41亿m3，最小年径流量为3.66亿m3。从年代对比分析看，50年代到20世纪，年代内平均径流量最多年代为20世纪，然后依次为50、70、80、60、90年代，90年代来水最少，也是旱情最频繁、最严重的年代。
多年平均径流量年内分配值见表1。从表中可以看出，年内分配过程基本为马鞍形走势，年内分配集中在7、8月份，分配最多月份为7月份，最小月份为2月份。7、8月分配水量占全年来水量的39 %，1～5月份分配水量只占全年的24.9 %。
2.4 讨赖河渠首年径流量及频率分析
根据《全国水资源综合规划技术细则》对代表站典型年径流量的年内分配计算规定，选择典型年时，除了要求年径流量接近某一频率(偏丰年频率P=10 %，丰水年频率P=25 %，平水年频率P=50 %，偏枯年频率P=75 %，枯水年频率P=95 %)的年径流量外，还要求年径流量的月分配对供水和径流调节等偏于不利的典型年。根据这一规定，我们对讨赖河渠首监测断面处径流量进行频率计算，求得其统计参数和典型年。1948～2010年讨赖河渠首年径流频率计算见图2。讨赖河渠首不同频率的年径流量及相关参数见表2。
讨赖河径流的分布区域与本区的降水分布一致，南部祁连山区为径流形成区，这里地势高寒，降水较多，气温低，蒸发弱，有冰川积雪，有利于径流形成，径流量随集水面积增大而增大，在出山口达到最大。径流深由南部高山区向北部浅山区递减，其变化梯度高山区为200 mm、中低山区为150～50 mm、浅山边缘区为5 mm；祁连山山前洪积平原至中下游绿洲平原区，径流深小于5 mm基本不产流，径流产于山区，消耗于中下游盆地。
2.5 不同频率的年径流年内月分配过程分析
从讨赖河实测系列资料和不同频率年内月分配过程分析，渠首断面处年内分配极不均匀，丰水年份（P=10 %）,最大4个月（6～9月）径流量占年总量的68.2 %，枯水期（非汛期）11～3月5个月讨赖河径流量仅占年总量的18.1 %；枯水年份（P=90 %），汛期最大4个月（6～9月）径流量占年总量的49.5 %，枯水期（非汛期）11～3月5个月讨赖河径流量占年总量的30.1 %。
从以上结果可以看出，丰、枯年份的丰水期（汛期）6～9月径流量有明显变化，且只要是丰水年份，丰水期（汛期）径流量肯定大，但是枯水期（非汛期）月分配情况就不一定，丰水年份枯水期径流量就不一定大。枯水年份，丰水期（汛期）径流量肯定小，但是枯水期（非汛期）月分配情况就不一定比丰水年份同期小，相反要大。
2.6 不同年份相同年径流量的月分配过程分析
讨赖河不同年份相同年径流量的典型年月分配过程见图3。从图中可以看出，两年虽然年径流基本一致，但各月的分配径流都不一样。各月径流分配情况见表3。全年只有1月、7月、10月这3个月分配基本一致，其他9个月都有很大变化。这说明，年径流量相同，年内分配不一定一致，其选配还与各月降水量有直接关系。
2.7 讨赖河连续枯水段径流分析
从讨赖河渠首站年代系列资料分析，50年代到20世纪，90年代各年普遍干旱，10年中枯水年出现4次，偏枯年出现2次，平水年出现3次，丰水年出现1次，故选取90年代（1990～1999年）为典型段进行分析。90年代年径流过程见图4。从图中分析，年径流变化周期一般为3～4年。
2.8 选取最少的连续枯水段分析
90年代年径流量最少的连续枯水段为1995～1997年，故选取该段再进行分析。1995～1997年逐月分配见表3。从表中可以看出，来水最少年份为1997年，但枯水期（非汛期）11月～3月这5个月径流占全年径流量的30.8 %，1995、1996年分别为26.7 %、26 %。汛期6～9月三年分别为52 %、55.3 %、48 %。以上分析说明，汛期的来水大小是年径流量的决定影响因素，枯水年份只能说明汛期来水少，并不代表枯水期（非汛期）来水少。
从上述分析可以得出：年径流的主要影响因素还是降水量，其次是气温、气象因素。
3 结论
通过上述对讨赖河渠首年径流、连续枯水段进行分析后，可以得出：讨赖河年径流年际变化大，年内分配很不均衡。丰水年份，丰水期（汛期）径流量肯定大，但是枯水期（非汛期）月分配情况就不一定，丰水年份枯水期径流量就不一定大。枯水年份，丰水期（汛期）径流量肯定小，但是枯水期（非汛期）月分配情况就不一定比丰水年份同期小，相反要大；年径流量相同，年内分配不一定一致，其径流大小与各月降水量有直接关系；讨赖河年径流量的多少主要取决于汛期的来水大小，汛期的大小又与降水量有直接关系。枯水年份只能说明汛期来水少，并不代表枯水期（非汛期）来水少；讨赖河年径流的主要影响因素是降水量，其次是气温、气象因素。■
