采兔沟水库坝址径流计算分析.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 0 40-0 3陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023采兔沟水库坝址径流计算分析谢天（渭南水文水资源勘测中心，陕西渭南7 140 0 0)【摘要随着我国经济实力突飞猛进的增长，水利工程建设也在迅猛发展。径流计算作为水库工程设计的基础，在设计水库规模过程中起着关键作用。以位于榆林市神木县瑶镇乡采兔沟村的采兔沟水库工程为例，通过对流域概况和水文基本资料的分析，对乌鸡滩水文站径流进行计算，同时对瑶镇水库坝址径流进行计算。【关键词水库；河流径流；径流计算中图分类号TV121文献标识码B期受流水切割，梁状沟比较发育，塬面支离破碎，沟壑纵横，1引言丘陵起伏，植被差，水土流失严重。河流径流作为地貌形成的外营力之一，参与了地壳中的瑶镇水库坝址位于秃尾河干流宫泊沟和丑沟汇合口以整个地球化学过程，不仅如此，径流还很大程度上影响着土下3.7 km处,2 0 0 3年建成，是一座以城镇供水为主，兼顾灌壤的发育、植物的生长以及湖泊、沼泽的形成等2。径流在溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，坝址以上流域面国民经济发展过程中发挥了极其重要的作用，河流径流量是积7 7 0 km。采兔沟水库坝址位于瑶镇水库以下13km处，距形成地区工农业供水的基础条件，在一定程度上制约了地区下游高家堡水文站约2 4km，控制流域面积1339 km。流域主社会经济发展的规模3。影响径流的因素众多，主要包括河要为风沙草滩地貌，坝址附近少量的黄土沟地貌，其面积流补给、地形、流域面积、支流数量、蒸发量以及植被覆盖约2 4km。率等。径流计算作为水库工程设计的基础，在设计水库规以上各断面及区间面积见表1。模过程中起着关键作用。表1采免沟水库坝址以上流域各断面特征参数表2工程概况断面名称乌鸡滩采兔沟水库工程位于榆林市神木县瑶镇乡采兔沟村附近瑶镇水库坝址秃尾河中游干流上，坝址距下游榆一神铁路大桥1.0 km、距采兔沟水库坝址神木县城35 km、榆林市7 5 km。工程的主要任务是在不影响下游生产、生活和生态用水的前提下，向大保当工业区供水。2.1流域概况秃尾河是黄河一级支流，上游由宫泊沟、丑沟两大支沟汇合而成，宫泊沟源自北部的宫泊海子，长2 3.4km，流域面积32 3km；丑沟源自大海子，长19.5 km，流域面积410km。汇合口乌鸡滩以下称秃尾河干流，沿途汇人的较大支流有清水沟、红柳沟、扎林川、开荒川、前青杨树沟、洞川等，自北向南流经瑶镇、野林托拉、高家堡、高家川，于神木县万镇乡河口岔村汇人黄河。秃尾河全长133.9 km，流域面积337 3km，河道平均比降3.8 7%o秃尾河高家堡以上流域主要为风沙草滩地貌，靠近高家堡段有10%左右的黄土沟壑地貌。风沙草滩区地形平坦开阔，分布有较多的湖泊洼地，降雨入渗系数大，径流主要是由降雨入渗到沙漠，通过地下水的形式排出。黄土沟壑区，长控制流域面/km区间面积/km间距/km73377013392.2水文基本资料1955年9 月和19 6 6 年5 月黄河水利委员会在秃尾河流域设立了高家川和高家堡两个水文站，两站控制的流域面积分别为32 5 3km和2 0 9 5 km，观测有建站至今的水文资料。1984年为修建瑶镇水库，地矿部9 0 8 队在秃尾河上游的宫泊沟和丑沟沟口设立了两个流量观测点，观测了19 8 4年8 月至19 9 4年6 月共9 年流量资料及19 9 1年泥沙资料。另外，采兔沟水库坝址以上还设有公草湾、丑沟雨量站，至今已有30 多年的降水观测资料。邻近的海流兔河1956年设立了韩家水文站，是风沙区唯一的水文站，该站控制流域面积2 45 2 km，有建站至今的水文资料。以上资料除宫泊沟和丑沟沟口流量、泥沙系地矿部908队观测，其余各站均为水利部门实测资料整编成果，地矿部9 0 8 队观测的水文资料在瑶镇水库设计时，对其进行了复核，认为观测资料能够满足设计要求，表明以上各站点的水375693.013.0收稿日期2 0 2 3-0 4-2 6【作者简介谢天（19 9 4-），男，陕西西安人，助理工程师，主要从事水文预报及水文计算相关工作。40.第9 期2023年9 月文资料具有可靠性。3径流计算3.1乌鸡滩径流计算乌鸡滩仅有19 8 4年8 月至19 9 4年6 月9 年实测资料，按水文计算规范进行该站径流计算时，需对资料进行插补延长。3.1.1径流资料的插补延长计算通过分析乌鸡滩9 年实测径流资料和本流域降水、本流域高家堡站径流、邻近相似的海流兔河韩家弗站径流可知。乌鸡滩径流和本流域降水关系较好，本次采用流域的降水资料延长计算乌鸡滩年径流，具体方法有两种，相关分析计算见表2 和图1。表2 乌鸡滩断面径流与高家堡和韩家卵站年径流及丑沟站降水相关成果表参证变量相关方程相关系数资资料年限Wg=16.607Pz1985年丑沟站降水0.79+2610.4Wg=0.0698W高高家堡站径流+6724.8Wg=0.5602W韩韩家弗站径流+2736.31200010000F(）800060004000200020250丑沟站当年与前一年降水平均/mm图1乌鸡滩断面年径流量年降水相关图（1）乌鸡滩年径流与流域当年和前一年降水均值相关流域面雨量：乌鸡滩以上流域仅设有丑沟雨量站，该站基本能代表乌鸡滩以上流域的面雨量，因此乌鸡滩以上流域面雨量用丑沟站雨量资料计算。由于风沙区的调蓄作用，径流的形成有滞后作用，经分析，乌鸡滩年径流与丑沟当年和前一年降水的平均值关系较好，相关图见图1。其相关方程为：W鸟=16.6 0 7 P+2610.4式中：W鸟为乌鸡滩断面年径流量，万m；P 为丑沟站当年与前一年降水的平均值,mm。相关系数为：r=0.79。用上述相关方程，根据丑沟站的降水量可插补得乌鸡滩断面19 6 9 年 19 8 4年、19 9 4年 2 0 0 0 年径流量，插补得到的年径流和19 8 5 年 19 9 3年实测径流组成乌鸡滩19 6 9 年2000年径流系列。用乌鸡滩19 6 9 年 2 0 0 0 年径流系列计算的多年平均径陕西水利Shaanxi Water Resources流量为 8 35 0 万m。（2）根据乌鸡滩9 年径流资料计算多年平均径流量乌鸡滩以上流域的径流主要是由降水形成，尽管风沙区具有一定的调蓄作用，但从一个较长的时段来看，径流应随降水量的大小而变化，即降水量大，径流量大，反之径流量小，根据这一径流特性及径流成因，可用流域多年平均降水量与9年降水量的均值作为系数乘以乌鸡滩9 年的平均径流量计算多年平均径流量，计算得到乌鸡滩断面多年平均径流量为8750万m。（乌鸡滩断面9 年平均径流量为8 2 6 0 万m，丑沟19 6 8 年 2 0 0 0 年平均降水量为345.5 mm,1985年 19 9 3年9年平均降水量为32 6 mm。）3.1.2乌鸡滩径流延长计算成果采用用以上两种方法计算得到的多年平均径流量仅相差400万m，差别不大，考虑到沙漠区径流降雨关系定量分析复杂，研究还不成熟，本次设计采用多年平均降水量与9 年降水均值作为修正系数推求乌鸡滩断面的年径流，多年平均备注径流量为8 7 5 0 万。3.1.3乌鸡滩断面年径流系列1993年相关计算中丑沟站降1985年0.11水为丑沟1993年当年与前一1985年年降水平均0.641993年W=16.607P+2610.4R=0.79300350No.9September,2023秃尾河乌鸡滩断面以上流域与海流兔河韩家水文站以上流域属同一气候区，下垫面条件基本一致，径流特性接近，通过对邻近流域韩家站年径流系列分析可知，韩家站1968年 2 0 0 0 年多年平均径流量为9 5 0 0 万m，C v 为0.13，而1957年 2 0 0 0 年多年平均径流量为9 9 0 0 万m，C 为0.16,长、短系列的均值与变差系数相差不大，说明韩家站19 6 8 年2000年年径流系列能够代表19 5 7 年 2 0 0 0 年年径流系列。从而可知乌鸡滩断面19 6 8 年2 0 0 0 年年径流系列能够代表乌鸡滩断面19 5 7 年 2 0 0 0 年的年径流系列，即乌鸡滩断面1957年 2 0 0 0 年多年平均径流量为8 7 5 0 万m。借用韩家弗站径流的年际分配系数推求乌鸡滩缺测年份的径流量，从而可得出乌鸡滩断面19 5 7 年 2 0 0 0 年44年年径流系列。4004503.1.4乌鸡滩年径流计算根据乌鸡滩19 5 7 年 2 0 0 0 年径流系列按矩法计算统计参数得多年平均径流量为8 7 5 0 万m,Cv=0.17,采用P-型曲线适线，适线结果为：W=8750万m，Cv=0.18,Cs=2.5 Cv，计算成果见表3，频率曲线见图2。表3乌鸡滩年径流成果表统计参数频率1%均值CVCs/Cv51102550759095970.8750.182.51.15 1.08 0.974(3.1.5乌鸡滩断面径流的年内月分配经分析计算，点绘韩家站与乌鸡滩断面19 8 5 年1993年实测9 年平均径流年内月分配百分比图，从图2 图3中可以看出，由于两流域的地区差别，两者稍有差异，但差异不大，最大差值为1.47%（8 月份），在7 月、8 月韩家站百分比大些，采用韩家弗站年内月分配对调节计算不利，故本次设计乌鸡滩断面44年系列中除19 8 5 年 19 9 3年采用乌鸡滩断面实测值外，其余年份年内月分配借用韩家弗站实测径流年内月分配比例进行分配。41单位：10 m30.8630.7630.6820.638 0.61第9 期2023年9 月10000 1000 20010050 20 1017800.016200.014600.013000.011400.09800.008200.006600.0050000.01 0.10 0.5125 10203040506070 80909598999.599.9099.99图2韩家站与乌鸡滩断面19 8 5 年 19 9 3年实测9 年平均径流年内月分配百分比图3025月份乌鸡滩断面8.577.798.78.538.578.0515韩家站7.867.15105图3乌鸡滩断面与韩家站9 年平均年内月分配百分比图3.2瑶镇水库坝址径流计算3.2.1年径流计算瑶镇水库坝址径流根据乌鸡滩断面径流用面积比拟法进行计算，计算得到瑶镇水库坝址年径流成果见表4。单位：10 m表4瑶镇水库坝址年径流计算成果表频率/%平均50.9191.211.131.020.91 0.800.720.670.64表8采免沟水库坝址径流月、逐年分配表月份1径流量/万m3765百分比1%8.854结语以位于榆林市神木县瑶镇乡采兔沟村的采兔沟水库工程为例，通过对流域概况和水文基本资料的分析，分别根据乌鸡滩年径流与丑沟当年和前一年降水的平均值关系，以及根据乌鸡滩9 年径流资料对乌鸡滩水文站径流和瑶镇水库坝址径流进行了计算。最终选取多年平均降水量与9 年降水均值作为修正系数推求乌鸡滩断面的年径流。根据乌鸡滩断面径流用面积比拟法计算了瑶镇水库坝址径流。本文采用的计算方法对采兔沟水库坝址径流计算较为适用，计算结果可靠，能够满足工程设计需求。42陕西水利Shaanxi WaterResources52秀尾河乌鸡滩断面年径流频率曲线均值CC.87500.1800.4502.500P=m/(N+1)(%);n=44频率/%23452345678 9101112月份一乌鸡滩断面-韩家粥站102527188.31No.9September,202351020100200 1000 1000CIC689.93.27507537458.623.2.2采兔沟水库坝址天然年径流计算采兔沟水库坝址以上径流根据乌鸡滩断面径流按面积比拟法计算，计算成果见表5。表5 买采免沟水库坝址年径流计算成果表频率1%平均51.5982.10 1.971.781.581.391.251.171.113.2.3瑶镇水库采兔沟水库区间径流计算瑶镇水库采兔沟水库区间径流为采兔沟水库坝址天然年径流扣除瑶镇水库坝址年径流得到。经计算，采兔沟水库坝址多年平均径流量为6 7 9 0 万m。不同频率径流量见表6。10113.148.648.498.327.539095457315918.466.84单位：10 m102512表6 瑶镇水库采免沟水库区间年径流计算成果单位：10 m平均50.6790.890.840.760.670.590.530.50 0.473.2.4瑶镇水库建成后采兔沟水库坝址径流计算瑶镇水库建成后，采兔沟水库坝址径流为瑶镇水库下泄过程与瑶镇水库采兔沟水库区间径流叠加而成，年径流计算结果见表7，径流的年内月分配见表8。表7 采免沟水库坝址年径流成果表频率/%平均25970.864675126225.927.191】雷俊东，俞江杰.剑河县巫所溪水库入库径流量计算浅析 J.陕西水利,2 0 2 3（0 3)：44-45+49.2陈恒吉，李劲华，侯凯，等.关于岩溶地区非闭合流域水库设计径流计算方法的探讨 J.水利科学与寒区工程,2 0 2 2,5（10:112-116.3冯菊霞，王桂荣，周瑶.宜川县刘庄水库径流量及设计洪水计算方法分析 J.地下水，2 0 2 2,44（0 4）：2 38-2 39+2 6 7.4孙本国.棋盘河灌区续建配套与现代化改造工程径流计算分析J.水科学与工程技术,2 0 2 2（0 4）：6-10.50频率/%10251.050.8268990476410.468.84参考文献75507550750.66610117927459.168.629090127558.739595单位：10 m950.51086441009797