汾河水库入库洪水统计特性及变化规律分析

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SHANXI WATER RESOURCES
山西水利
汾河水库入库洪水统计特性及变化规律分析
赵爱莉
(山西汾河流域管理有限公司,山西
太原030002)
[摘要]文章统计分析了汾河水库1995—2016年22年共58场洪水资料,从历年洪水场次、径流趋势分析、洪峰年际变化及周期、汛期洪水分布等方面,分析了汾河水库的入库洪水特性及变化规律。研究结果可为汾河水库降水的蓄泄与调度提供合理的依据,提高洪水资源的利用,实现洪水资源化,有效地减轻水资源短缺的压力,并为水库调度方案的实施等提供理论依据。
[关键词]汾河水库;入库洪水;径流特性;变化规律[中图分类号]TV122
[文献标识码]C
[文章编号]1004-7042(2020)08-0016-03
汾河是黄河的第二大支流,是山西境内最大的河流,以汾河干流上的汾河水库为研究对象,根据娄烦、上静游、河岔三个水文站的实测径流资料,结合生产实际进行研究,分析汾河水库入库洪水特性及其变化规律,可为汾河水库降水的蓄泄与调度提供合理的依据,提高洪水资源的利用,实现洪水资源化,有效地减轻水资源短缺的压力,并为水库合理调度方案的实施提供理论依据。1
研究区概况
汾河流经山西省内6个市的29个县(区),干流全长为694km ,流域面积为39471km 2,最终在万荣县荣河镇庙前村附近汇入黄河。汾河流域位于北纬35.3°—39.0°,东经110.5°—113.5°,是东西长118km ,南北长412.5km 的带状流域,占全省总面积的25.3%[1]。
汾河水库是山西省内最大的水库,汾河水库控制流域面积达5268km 2,地处于汾河干流上游娄烦县境内。水库东西宽5km ,南北长15km ,总面积为32km 2,是一项综合性的水利枢纽工程,具有灌溉、供水、防洪等多项功能。2汾河水库入库洪水统计特性及变化规律2.1
水库历年洪水场次统计
汾河水库流域位于汾河上游,主要控制范围是汾河水库坝址以上的流域,流域面积约为5268km 2,流域分属静乐县、岚县、娄烦县和宁武县4县,水库控制的流域面积约占4个县总面积的78.6%。汾河水
库上游支流涧河的娄烦水文站、支流岚河的上静游水文站和河岔水文站,三个水文站控制流域面积共4952km 2,占汾河水库控制流域面积的94%[2],各站控制面积见表1。
表1汾河水库周边水文站控制流域概况
因此,研究采用三站1995—2016年22年洪水资
料叠加,所得洪水过程作为汾河水库入库洪水资料,以此分析汾河水库入库洪水特性及变化规律。
根据汾河水库运行规程,以径流量峰值大于等于50m 3/s 的流量作为洪峰流量,并计为一场洪水,且将多峰、连峰洪水合计为一场洪水,共整理出58场洪水,汾河水库逐年洪水次数统计见图1。
图1汾河水库逐年洪水次数统计
2.2水库年径流量趋势分析
卡塔尔世界杯球场研究中,根据汾河水库1995—2016年有实测径流资料的22年内的年径流资料绘制图2。
从图2及汾河水库长系列径流资料可以得知:
水文
站控制流域面积/km 2
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百分比/%娄烦58711.14上静游114021.64河岔322561.22合计
4952
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2020年8月
水文研究·2020年第8期
一是年径流丰枯变化很大。近22年来汾河水库的年径流丰枯变化很大,实测最大年径流量出现在
1995水文年,为10.9139亿m 3,实测最小年径流量出现在2001水文年,为1.3333亿m 3,最大年径流量约为最小年径流量的8倍。
二是年内来水量分配很不均匀。年内丰水期6—9月,来水量占全年的50%以上。三是径流量的变化较大,枯中有丰、丰中有枯。汛期一般为6—9月,但每年起止时间有所差别。另外,虽然在一般情况下6—9月为丰水期,但是其中各月均会出现来水量小的时候。
四是年径流量在总体上呈现出上升的趋势。2.3洪水洪峰年际变化及周期分析
研究中统计了汾河水库洪水各次洪峰出现的情况,如表2所示。
从表2的统计资料及图3中可知,在22年的58场洪水中,发生洪峰流量大于120m 3/s 的洪水有33次,占总数的56.90%;一年中发生3次120m 3/s 以上的洪水有5年,发生4次120m 3
/s 以上的洪水有3年,而1995、1996年年均发生了6次120m 3/s 以上的洪
水,但2001年、2004年没发生大于120m 3/s 流量的洪水,2009—2011年、2014—2016年连续三年均没有发生大于120m 3/s 流量的洪水;相反,1995—1998年连续四年中发生19次大于120m 3/s 流量
的洪水,2005—2008年连续四年中发生6次大于120m 3/s 流量的洪水。1995—2016年洪峰流量变化情况见图3。
实测资料的峰差之比为17倍,说明汾河水库洪水分布非常不均衡,高值对防洪造成很大的威胁,低值对水电站发电效益有很大的影响,洪水呈现频发的一面,又出现突发的一面,峰谷交错发生[3-4]。同时,结合表2的统计结果,可以绘制平均间隔周期与洪峰流量关系,见图4。
可知在22年的58场洪水中,发生洪峰流量大于200m 3/s 以上的洪水有19次,发生洪峰流量大于250m 3/s 以上的洪水有11次,发生洪峰流量大于300m 3/s 以上的洪水有11次,发生洪峰流量大于350m 3/s 以上的洪水有10次,发生洪峰流量大于400m 3/s 以上的洪水有7次,发生洪峰流量大于450m 3/s 以上的洪水有4次;而在22
年中只有1995
图2汾河水库年径流变化曲线
图31995—2016年洪峰流量变化曲线
号洪峰流
序号洪峰流量发生时间Q m /
(m 3·s -1)发生时间Q m /(m 3·s -1)年月日年月日1199578215.53020026971.954219957142113120026292333199571817332200272389.414
199581403.66733200272589.9519958656.683420037306936199592164.9835200489887199594888.3362005811139.128199661546037200581552.59199671218638200671422310199671865.439200672521011199672041940200673011412199681211.724120068141581319968537642200683060.15141996810837.943200772353.67515199762650.1442007851041619977321445200787108.86171997719190.5462007106123.62181997728141.27147200861469.519199862337248200863087201998630442492008924129.72211998713351.2850201081180.425221998716122.3551201172955.4223199971189.5522012623118241999720205532012726156.683251999818306.7754201273161.226200088125.2655201371661.427200081117156201371875.528200082711857201372695.929
2001
8
19
57.29
58
2013
8
11
135.3
表2
汾河水库洪峰流量统计表
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年、1996年、2003年发生过洪峰流量大于450m 3/s 的洪水,自2003年以后洪峰流量明显减小。历史上汾河
水库有几个较明显的多洪时期和少洪时期,如多洪期1995—1999年,少洪期2004—2016年。其中洪水大于350m 3/s 流量的有10次,几乎每隔两年发生1次,最多一年发生4次,如1996年;1995—1999年连续五年发生9次350m 3/s 以上的洪峰流量,几乎一年就发生2次,而2004—2016年却连续十三年未发生大于350m 3/s 的洪峰流量。因此,汾河水库应以蓄水为主,并应预防突发性洪水。2.4水库汛期洪水分布
进入汛期后,水库的主要目标为防洪,本研究中以旬为时段,统计了汾河水库7、8月份不同量级洪水的分布情况,如表3所示。
表3
汾河水库主汛期各量级洪水的旬分布情况
从表3可以看出,汾河水库入库洪水在主汛期的
各旬分布是很不均匀的,各量级的洪水基本上都以7月中旬发生次数最多,而8月上旬发生各量级洪水的次数次之,洪峰流量大于512.908m 3/s 的洪水发生在7月下旬和8月上旬。而洪峰流量大于316.77m 3/s 的洪水次数以8月上旬为最多,洪峰流量大于195.892m 3/s 的洪水有35.7%和28.6%发生在7月中旬和8月上旬。3结语
在本研究汾河水库22年实测洪水资料的基础上,较为详细地分析了汾河水库入库洪水的规律,可
以得到以下几点结论:
一是汾河水库的年径流丰枯变化很大,枯中有丰、丰中有枯,且年内来水量分配很不均匀,但是年径流量在总体上呈现出上升的趋势。从汾河水库径流变化来看,汾河水库在运行中应注意为春耕阶段蓄存一定的水量,以满足频发的冬春季干旱,应对水资源量不足的现状。
二是汾河水库的入库洪水在主汛期7、8月各旬分布是很不均匀的,各量级的洪水基本上都以7月中旬发生次数最多,而8月上旬发生各量级洪水的次数次之,洪峰流量大于512.908m 3/s 的洪水主要发生在7月下旬和8月上旬。因此,汾河水库秋季开始蓄水的时间可从8月下旬开始。
三是通过分析汾河水库洪峰流量,可以看出汾河水库洪水分布是非常不均衡的,峰谷交错发生。因此,汾河水库应做好水资源优化配置,实施合理的调度方案,协调水库防洪与蓄水的矛盾。
[参
考文
献]
[1]李英明,潘军峰.山西河流[M ].北京:科学出版社,2004.[4]李娟.汾河水库来水量和供水量分析[J ].科技情报开发与经
济,
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安理工大学,2008.
[4]巩祥照.汉江石泉水库洪水统计特性及基本规律分析[J ].水
电与新能源,2020(5):32-34+45.
[作者简介]赵爱莉(1977-),女,2000年毕业于太原理工大学水利水电建筑工程专业,工程师。
[收稿日期]2020-06-12;[修回日期]
2020-07-23
图4
平均间隔周期与洪峰流量关系
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7月
洪水量级
/(m 3/s )次数8月
洪水量级
(m 3/s )次数上旬>74.8162上旬>74.8168>121.061
厦门游轮旅行2>121.0615>195.8922>195.8924>316.9770>316.9773>512.9080>512.9081中旬>74.81611中旬>74.8166>121.061
9>121.0615>195.8925>195.8921>316.9772>316.9770>512.9080>512.9080下旬>74.8168下旬>74.8161>121.061
4>121.0610>195.8922>195.8920>316.9771>316.9770>512.908
1
>512.908
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