岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析.pdf

2023年第4期水科学与工程技术13岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析王玉梅（河北省邯郸水文勘测研究中心，河北邯郸0 56 0 0 1)摘要：2 0 2 1年漳河流域降水偏多，引发暴雨洪水，岳城水库对观台站形成蓄水顶托影响。选取2 0 2 1年3 场暴雨洪水，分别进行暴雨及岳城水库-观台站区间降水径流计算分析，并在排除区间产汇流、水库水面降水等因素影响外，从月年径流及次洪径流两方面对岳城水库反推入库径流与观台站实测径流差值进行分析。岳城水库反推入库年径流与观台站实测年径流存在一定差值，但符合规范要求，次洪径流受水库闸门启闭影响，差值较大，建议复核泄洪曲线。关键词：反推入库；暴雨洪水；降水径流；差值分析中图分类号：TV121D01:10.19733/ki.1672-9900.2023.04.04Comparative analysis of Yuecheng Reservoir runoff and measured(Hydrological survey and Research Center of Handan,Hebei Province,Handan 056001,China)Abstract:In 2021,there would be too much precipitation in the Zhanghe River Basin,which would cause rainstorm flood,and Yuecheng Reservoir had an jacking influence to the Guantai Section.In this paper,three heavy rain floods in 2021were selected to calculate and analyze the precipitation and rainfall runoff between Yuecheng Reservoir and Guantai Stationrespectively.In this paper,after deducting the influence factors such as local inflow and reservoir water surfaceprecipitation,the difference between the runoff of Yuecheng Reservoir and the measured runoff of Guantai station iscalculated from two aspects of monthly annual runoff and stage runoff,and the reasons are analyzed.The difference betweenthe annual runoff of Yuecheng Reservoir and the annual runoff measured at Guantai Station meets the standardrequirements,but the secondary flood runoff is affected by the opening and closing of the reservoir gate,and the differenceis large.It is suggested to modify the spillway curve.Key words:runoffrom storage;rainstorm flood;rainfall runoff;analysis of difference2021年漳河流域普降暴雨，洪水场次多，持续时间长，出现罕见的夏秋联汛。“7 20暴雨洪水中，观台断面实测洪峰流量3 150 m/s，而下游岳城水库反推人库洪峰流量48 6 0 m/s，二者相差超过54%；10 月初，观台断面冲刷下切，岳城水库超过历史最高蓄水位,对观台断面造成顶托,影响测验精度。故本文对岳城水库反推入库径流与观台站实测径流进行对比,分析二者合理性。1流域概述漳河位于海河流域西南部，是漳卫南运河的重要组成部分之一，发源于山西省太行山腹地，涉及山西、河北、河南三省，全长46 0 km，流域面积18 2 8 4km1-3。漳河有浊、清漳两大支流，太行山主脉南北贯穿流域收稿日期 2 0 2 3-0 1-0 7【作者简介 王玉梅（19 8 6 一），女（汉族），河北沧县人，工程师，主要从事水文水资源工作。E-mail:文献标识码：Brunoff from Guantai StationWANG Yumei中部，将流域分东、西两个不同自然地理特征的区域。东区包括辛安以下浊漳河干流、清漳河大部（除西支)及漳河干流，为石质山区，山高谷深，岩石裸露，坡陡流急，含沙量小；西区包括浊漳河辛安以上，为山丘和盆地区,盆地内黄土覆盖较厚,植被较差，水土流失严重，洪水挟带泥沙较多。清漳河和浊漳河在河北省涉县合漳汇合成漳河干流，继续沿河北、河南两省的边界在山谷中婉蜓穿行，两岸分别是河南省的林州市、安阳县,河北省的涉县、磁县。观台水文站是漳河干流出山口控制站，也是岳城水库入库站，19 41年设站，测站位于磁县观台镇冶子村漳河边，控制面积17 8 0 0 km,距离下游岳城水库大坝17 km。岳城水库是漳河干流出山口处的一座大（I)型水库，水库总库容13 亿m,控制流域面积18 10 0 km,文章编号：16 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 4-0 0 13-0 514占漳河流域面积的9 9.4%，主要功能为防洪，兼有灌溉、发电、城市供水等综合效益，为不完全年调节的大型水利枢纽工程。观台 岳城水库区间径流面积3 0 0 km，存在都党沟、黄沙沟等大小不同河沟，区间产流直接汇人岳城水库。2洪水分析2.1暴雨洪水分析2.1.1“711暴雨洪水随着副热带高压北抬，雨带北移，2 0 2 1年7 月10一12 日岳城水库以上流域发生强降水过程,局部暴雨或大暴雨。区域平均降水量55.7 mm，主要集中王玉梅：岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析2023年第4期上游系统的移动，其次受深厚的东风急流河稳定低涡切变影响,加上太行山东侧特殊地形抬升作用，使得河南省北部、西北部及河北南部地区发生强降水。7月10 一19 日期间,岳城水库以上流域,尤其是中下游地区连续阴雨天气，土壤趋于饱和。7 月2 0 一2 2 日岳城水库以上流域普降暴雨，区域平均降水量142.0 mm,降水主要集中在中下游，尤其是合漳岳城水库区间；最大日雨量为河北省磁县的中清流站52 3.0 mm，最大1h降水量6 3.5mm，最大2 4h降水量53 6.5mm。区域降水量等值线如图2。5050瑶城水库150在下游，合漳至岳城水库坝前部分，最大日雨量为河200北省涉县的匡门口站18 2.0 mm，最大1h降水量25082.0mm。区域降水量等值线如图1。30035040050漳泽水库侯壁2010040家庄408Q00120五梁摩泽水2040此次降水形成漳河2 0 2 1年1号洪水。根据观台站实测径流，选用7 月11日2 3:0 0 至2 0 日2 2：10 径流过程，实测洪峰流量16 3 m/s，径流量2 7 12 万m；岳城水库对应人库时间段为7 月12 日0 9:0 0 至2 1日08:00，反推人库径流量3 6 49 万m，二者相差937万m。根据岳城水库坝上水位 水面面积关系表，可以推出此段时间内岳城水库水面面积约17.44km。根据图2 可知，“7 11”暴雨过程中岳城水库水面平均降水量为115.9 mm，则计算可得，岳城水库库区水面接纳降水总量为2 0 2 万m。扣除岳城水库水面面积17.44km，观台 岳城水库区间汇流面积为2 8 2.56 km，区间平均降水量134.1mm,则降水径流系数为0.19。2.1.2“720暴雨洪水7月以来，西北太平洋副热带高压、大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区，长时间阻挡OG5502002503001005150100图2“7 20降水等值线此次暴雨过程形成漳河2 0 2 1年第2 号洪水。根据观台站实测径流，选用7 月2 0 日2 2：10 2 4日合120岳城水库160140120100100160100 1201406080图1“7 11降水等值线50055013:00径流过程，实测洪峰流量3 150 m/s，发生在7月2 2 日0 7：3 6，径流量2 6 42 6 万m；岳城水库对应人库径流过程为7 月2 1日0 8:0 0 2 4日18:0 0，反推人库最大洪峰48 6 0 m/s，发生在7 月2 2 日0 8:3 0，入库径流量为3 2 9 2 7 万m，二者相差6 50 1万m。观台站至岳城水库坝前洪峰传播时间约为1h。根据岳城水库坝上水位 水面面积关系表，可推出此段时间内岳城水库水面面积约2 5.13 km。据图3可知，“7 20”过程中岳城水库库区水面平均降水量为46 5.3 mm，则岳城水库水面接纳降水总量为1378万m。扣除岳城水库水面面积2 5.13 km，观台 岳城水库区间汇流面积为2 7 4.8 7 km，区间平均降水量342.9mm,则降水径流系数为0.54。2.1.3“1007暴雨洪水异常偏强的西太平洋副热带高压先西伸北抬后稳定维持在黄淮地区，与西风带低值系统在山西形成稳定的东高西低的环流形势，副热带高压西侧的偏南气流和低层西南急流将南海和孟加拉湾的水汽向北经过西南地区源源不断输送到山西中南部地区，提供充沛的水汽来源，造成漳河上游地区产生强降水过程。此次降水过程从10 月2 日持续到6 日，主要发2023年第4期生在浊漳河、清漳河上游地区，山西省境内，区域平均降水量9 9.2 mm;最大日雨量为山西省晋中市榆社县的社城站8 4.8 mm，最大1h降水量为山西省长子县长子站3 5.0 mm，最大2 4h降水量9 7.6 mm（社城站）。区域降水量等值线如图3。180200图3“10 07降水等值线此次暴雨过程形成漳河2 0 2 1年第3 号洪水，主要为上游来水及区间基流量。根据观台站实测径流，选用10 月5日2 3：4515日11:3 0 径流过程，实测洪峰流量2 2 40 m/s，发生在7 日11:3 4，径流量71452万m；岳城水库对应入库径流过程为10 月6日0 4:0 0 15日16:0 0，反推人库最大洪峰2 0 7 0 m/s，人库径流量为7 2 455万m，二者相差10 0 3 万m。2.2产汇流分析2.2.1月年径流分析7月11日之前观台站处于河干状态,故本次仅对比7 一12 月份的径流量。根据岳城水库来（蓄）水量月年统计表可知，岳城水库下半年反推入库径流量为2 8.2 9 亿m。观台站年径流量2 6.3 1亿m，如表1。根据岳城水库坝上水位 水面面积关系表,可推出各月岳城水库平均水面面积，从而计算出7 一12 月水库水面接纳降水总量为3 3 7 6 万m,如表1。表1岳城水库逐月径流和水面接纳降水总量月径流量/亿m3月份岳城7月5.0538月1.1079月5.55410月12.3911月2.59412月1.595全年28.29根据邯郸水文中心2 0 2 1年暴雨洪水调查报告可知，都党沟、黄沙沟、寺沟均位于观台 岳城水库未王玉梅：岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析160禁家庄1401202100280家庄泽水人断40460T00观台4.0181.1065.3411.922.4051.51326.3115控区间，流域面积分别为12 8.4,2 0.1,6.2 6 km,合计占观台 岳城水库未控区间面积的56.3%。暴雨洪水调查面积154.7 6 km，产流3 7 2 6.2 万m，根据面积同倍比缩放，观台岳城水库区间7 月份降水产流6803万m。另有水量调查断面黄沙，位于观台站下游，黄沙矿场长期排放疏干水，直接排人岳城水库，据调查结果显示，黄沙断面7 一12 月径流量为1457万m。岳城水库入库径流应包含观台站实测径流、水库水面接纳降水总量、区间暴雨产流、黄沙疏干水。对以上各项进行逐月加和计算，可知岳城水库反推入库径流量较各项相加值偏大8 2 7 5万m，偏大402.92%,如表2。台站城水40库区降水总量/万m1533.3451.11061216.8110.83.33376表2 岳城水库逐月入库径流误差分析单位：万洪水黄沙库区降累计月份岳城观台调查断面水总量差值相对差7月5053040180680387.78月11070110609月555405340010月12390011920011月25940 2405012月1595015130全年2829302630206803 14578月份，岳城水库反推入库径流小于各项相加值，偏小5.2 1%，其余各月均偏大，尤其是11月份，岳城水库反推入库径流偏大5.2 8%，其余月份差值均未超过5%。2.2.2次洪径流分析根据上游来水、降水场次及岳城水库放水情况，对岳城水库反推入库径流过程进行场次划分，共划分10 个阶段，扣除水库水面接纳降水量、区间产汇流及黄沙调查断面汇人径流量，与观台站实测径流进行对比分析。对比情况如表3。根据表3 可知，2 0 2 1年观台站与岳城水库反推入库径流过程共分为10 个阶段，分别对其进行分析。第1阶段与第2 阶段岳城水库反推人库径流分别对应观台站“7 11”“720洪水过程,岳城水库反推入库径流与观台站相差较大，单位差分别为8.3 1m/s、-17.1 m/s,相差较大。第3 阶段（7 月2 4日至8 月2 日）：观台站处于落水阶段，7 月2 3 日17:0 0 岳城水库开闸泄洪，最大泄量7 0 0 m/s（2 7 日9:0 0），2 8 日2 3:0 0 停止泄洪。岳城水库反推入库径流较观台站偏大3 4.3 m/s，差值较大。第4阶段（8 月2 日至9 月19 日）：观台站处于低水期，岳城水库未泄洪，岳城水库反推人库径流与观台站相差1.9 6 m/s。1533一135.5 451.1-576.6-5.21%135.21061377216.8410.1110.8311.13.30033761926944.341063.31%13695.28%505.63.17%82752.92%3.81%1.70%16阶段断面观台07-11T23:0007-20T22:101岳城水库07-12T09.0007-21T08.00观台07-20T22:1007-24T13:002岳城水库07-21T08.0007-24T18.00观台07-24T13:0008-02T02:003岳城水库07-24T18:0008-02T12:00观台08-02T02:0009-19T08:004岳城水库08-02T12:0009-19T12:00观台09-19T08:0009-28T08:005岳城水库09-19T12:0009-28T12:00观台09-28T08:00-10-05T23:456岳城水库09-28T12:0010-06T04:00观台10-05T23:4510-15T11:347岳城水库10-06T04:0010-15T16:008观台10-15T11:3410-25T08:00岳城水库10-15T16:0010-25T16:00观台10-25T08:0011-25T08:009岳城水库10-25T16:001126T08:00观台11-25T08:0012-31T24:0010岳城水库11-26T08:0012-31T24:00第5阶段（9 月19 日至9 月2 8 日）：9 月18 日18时岳城水库开始泄洪，泄洪流量逐渐加大，至2 7日11:0 0 涨至50 2 m/s。观台站经历9 20”“926两次涨水过程。岳城水库反推入库径流较观台站偏大20.0 m/s,差值较大。第6 阶段（9 月2 8 日至10 月6 日）：岳城水库蓄水位上涨，泄洪流量相对稳定，保持在450 552 m/s之间，观台站受水库蓄水顶托影响明显，处于缓慢落水期，岳城水库反推人库径流较观台站相差无几。第7 阶段（10 月6 日至10 月15日）：观台站迎来“10 07”涨水过程，10 月7 日11:3 4达到洪峰2240m/s；10 月6 日4:0 0 岳城水库调整出库，逐渐加大，10 月7 日54:3 1稳定在8 48 m/s，至10 月11日12:0 0 达到最大泄量9 0 5m/s，随后缓慢减小泄量。岳城水库反推入库径流较观台站偏大9.7 2 m/s。第8 阶段（10 月15日至10 月2 5日）：观台站处于缓慢落水期，岳城水库泄洪流量从6 50 m/s迅速减至150 m/s，反推人库径流较观台站偏大21.9 m/s。第9 阶段（10 月2 5日至11月2 6 日）：观台站处于缓慢落水期，岳城水库泄洪流量相对稳定，保持在60.4150m/s之间，反推入库径流较观台站偏大4.25 m/s。第10 阶段（11月2 6 日至12 月3 1日）观台站处于缓慢落水期，岳城水库泄洪流量相对稳定，保持在王玉梅：岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析表3 岳城水库与观台站分阶段径流对比分析黄沙疏库区水面区间起止时间径流量干水降水量洪水271220.3036492642632927121911483927.0017717212.3194903030445.10327093133074.3031555714527245523197121.62517529597401.03124118152393.0185392023年第4期单位：万m33070.4m/s之间，反推单位差值/人库径流较观台站偏小差值m/s202.1未调查714.611696803-147189.002532744.8815.9802.91557132.917.8121.684.000103.410.70计算得到的降水径流系数较为接近,相对合理。2.3.2次洪根据次洪径流分析可知，岳城水库2 0 2 1年10个阶段径流过程中，第1 3、5、8 阶段反推人库流量与观台站实测径流相差较大，差值超过5%，其余阶段差值较小，如表4。表4岳城水库反推入库与观台站径流差值分析阶差值/差值/单位差值/差值时间段17月12 日7 月2 1日27月2 1日一7 月2 4日37月2 4日一8 月2 日48月2 日9 月19 日59月19 日一9 月2 8 日69月2 8 日10 月6 日710月6 日10 月15日810月15日10 月2 5日910月2 5日11月2 6 日1011月2 6 日一12 月3 1日第1阶段岳城水库反推人库径流对应观台站“711”暴雨洪水过程。由于没有“7 11”暴雨洪水调查资料，故第1阶段未扣除区间暴雨洪水产流，造成第1阶段岳城水库反推入库径流与观台站实测径流相差较大。第2 阶段岳城水库反推人库径流对应观台站0.290 m/s。8.312.3误差分析-17.12.3.1暴雨径流根据邯郸水文中心34.32021年暴雨洪水调查报告可知，都党沟、黄沙沟、1.96寺沟均位于观台 岳城水库未控区间，流域面积分20.0别为 12 8.4,2 0.1,6.2 6 km,合计占观台 岳城水库未0.269控区间面积的56.3%。“720期间，都党沟、黄797.49.72185621.911404.25-16.7-0.290万m%714.626.3-1471-5.6-17.12532.020.8815.94.61557.05.117.80.1797.41.11856.48.01139.63.9-16.7-0.1沙沟、寺沟流域洪峰流量分别为 446,16 4,6 4.4 m/s,降水径流系数分别为0.50,0.69,0.72。则推算出的“7 20观台 岳城水库区间降水径流系数0.54，与暴雨洪水调查报告中m/s分析8.3偏大偏大34.3偏大2.0正常20.0偏大0.3正常9.7正常21.9偏大4.2正常-0.3正常2023年第4期“720暴雨洪水过程。由邯郸水文中心2 0 2 1年暴雨洪水调查报告可知，由于观台岳城水库区间右岸隶属于河南省，且无雨量站点，未做调查，调查断面流域面积仅位于漳河左岸，覆盖观台岳城水库区间未控面积的56.3%。故第2 阶段区间暴雨洪水产流估算不准确，造成第2 阶段岳城水库反推入库径流与观台站实测径流相差较大。对10 个阶段差值与岳城水库出库泄洪流量过程进行对比,如图4。30.025.020.015.023%/10.05.00.0-5.0-10.02021/7/122021/8/112021/9/102021/10/102021/11/9_2021/12/9图4岳城水库反推入库差值与泄洪流量过程对比由图4可知，第3 阶段，岳城水库泄洪从40 0 m/s逐步加大至7 0 0 m/s,28日2 3:0 0 下降到3 0 0 m/s，随后闭闸；第5阶段，岳城水库开始泄洪，泄洪流量从50.2m/s加大至3 0 0 m/s后，下降至150 m/s，随后又加大至50 2 m/s，对应观台站9 20”“926两次涨水过程；第8 阶段,观台站处于缓慢落水期,岳城水库泄洪流量从6 50 m/s持续减小至150 m/s。以上3个阶段观台站均处于稳定落水阶段，岳城水库启闭闸门较为频繁，泄洪流量不稳定，岳城水库反推入库径流与观台站实测径流相差较大。由图4可知,第6 阶段,岳城水库泄洪流量相对稳定，保持在450 552 m/s之间；第7 阶段，岳城水库调整出库，由450 m/s升至9 0 5m/s，随后调小出库，降至6 50 m/s，对应观台站“10 07涨水过程；第9阶段，岳城水库泄洪流量相对稳定，保持在8 0.4150m/s之间；第10 阶段，岳城水库泄洪流量相对稳定，保持在3 0.0 7 0.4m/s之间。以上4个阶段，观台站径流有涨落变化，但岳城水库闸门变动不频繁,时段内泄洪流量相对稳定，岳城水库反推入库径流与观台站实测径流相差较小。2021年岳城水库蓄水位达152.3 0 m，蓄水量8.401亿m,为建库以来历史最高水位，同时观台站断面受采砂影响下切，受水库蓄水顶托影响显著。岳城水库的高蓄水与顶托影响均对观台断面水流流态产生影响，尤其是流速垂线分布发生变化,进而影响到实测流量，造成一定误差。岳城水库前期采用泄洪洞泄洪，10 月初采用泄洪洞与溢洪道同时泄洪，闸门泄洪曲线启用于19 6 4年，闸门全开的资料不够充分，且多年来未修正，随王玉梅：岳城水库入库径流与观台站实测径流对比分析推人库径流不准确。3结语(1)2021年漳河岳城水库以上流域主要发生“711“720”“10073场暴雨洪水，前两者暴雨中心位置均位于中下游地区，岳城水库人库主要来自1000中下游区域产流；后者暴雨中心位于清漳河、浊漳河900800467185日期17着多年上游来水来沙及水库泄洪洞、溢洪道形态变化的影响，闸门泄洪曲线可能存在一定误差，引起反上游，岳城水库人库主要来自于上游来水。910*差值/%一一出库流量7006005004003002001000(2)根据暴雨径流分析可知，7 20暴雨洪水，观台岳城水库区间为暴雨中心，区间内包含都党沟等多条支流，产流量较大，根据观台站实测径流与岳城水库反推入库径流计算得到观台岳城水库区间降水径流系数为0.54，与暴雨洪水调查中都党沟流域降水径流系数较为接近，认为合理(3)岳城水库反推人库径流扣除水库水面接纳降水总量、区间暴雨产流及黄沙疏干水人库量，与观台站实测资料进行月年径流对比，可知岳城水库反推入库径流量偏大8 2 7 5万m，偏大2.9 2%，符合有关规范要求。(4)根据次洪径流误差分析可知，岳城水库2 0 2 1年10 个阶段径流过程中，当岳城水库闸门启闭频繁，泄洪流量变动快速时，反推人库径流与观台站实测径流相差较大，当岳城水库泄洪流量相对稳定时，二者相差较小。蓄水顶托对观台断面水流流态造成一定影响，降低实测流量精度，且闸门泄洪曲线使用时间过长，多年未修订，随着多年上游来水来沙及水库泄洪洞、溢洪道形态变化的影响，闸门泄洪曲线可能存在一定误差，引起反推入库径流不准确。建议对岳城水库泄洪流量进行比测，重新修订闸门泄洪曲线。参考文献：1邹鹰，郭方，沈国昌,王银堂.岳城水库控制流域暴雨洪水的时程分布规律及分期划分研究J.水科学进展,2 0 0 6(2):265-270.2郭方,张世法，谭英.岳城水库入库径流演变特征及成因分析J.水科学与工程技术，2 0 0 5(3)：13-16.3李保敏，瞿常杰,康彦付,吴旭.人类活动对岳城水库人库径流量影响的识别研究J.水文,2 0 10(6)：6 1-6 4.4吴晋青，魏凌芳.漳河岳城水库典型暴雨洪水回顾与合理调度J.中国水利,2 0 16(2 1)：12-16.5郑艳军.漳河观台水文站径流量演变趋势及突变分析J.海河水利,2 0 2 2(1):7 4-7 6.6陈秋然,郑艳军.邯郸市境内漳河流域水资源特性研究J.海河水利,2 0 0 8(5):12-13.7李保敏,康彦付,吴景峰.清漳河流域径流变化特征及其影响因素分析J.南水北调与水利科技,2 0 11(A02)：9 6-9 8.（责任编辑：尹健婷）