等值線法在通遼市牛其根水庫除險加固徑流計算中的應用

姜慧玲 王志勇 孫福祥 朱曉偉

（1.通遼市水利勘察設計院 內(nèi)蒙古通遼 028000；2.扎魯特旗水務局 內(nèi)蒙古通遼 028000）

1 流域概況

1.1 流域自然地理概況

牛其根水庫是牤牛河干流上的一座?。?）型攔河水庫。水庫位于通遼市奈曼旗沙日浩來鎮(zhèn)牛其根村東部。牤牛河流域位于東經(jīng)120o30′～122o00′，北緯 42o00′～42o40′。水庫壩址以上流域面積 5.57km2，壩址以上河道長度3.96km，河道平均比降15‰。

1.2 流域和河流特性

牤牛河發(fā)源于通遼市奈曼旗沙日好來蘇木臺力虎西北約2km 處。流域形狀呈扇形，上游有4 條較大支流，左側(cè)有石碑河及莫家灣子河，右側(cè)有達爾沁河和春玉河，各支流至青龍山鎮(zhèn)東冷湯附近先后匯入牤牛河干流，向南至南灣子鄉(xiāng)沙巴營子西南流入遼寧省后匯入牤牛河。牤牛河在省界控制點以上流域面積連同官營子河流域面積在內(nèi)總計為1333.5km2，其中在奈曼旗流域面積為1143.3km2。牤牛河流域地處山區(qū)，河道比降大，一般在1/100～1/400 左右，土質(zhì)疏松，植被差，樹木稀少。該地區(qū)暴雨集中，水流急，峰高歷時短，加之土質(zhì)條件差，多為黃土丘陵，所以，多被切成深溝，溝深達30m 以上，尤其是白音昌、青龍山兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)溝壑最為發(fā)育。

牤牛河年徑流年際間變化大，其含沙量也大。左側(cè)支流多為推移質(zhì)，石碑河最為顯著，其推移質(zhì)粒徑大者可達40～50cm；右側(cè)支流多為懸移質(zhì)，春玉河為右側(cè)支流。

各支流的下游及干流坡降稍緩，河床寬淺，干流平均河寬700m，支流河寬300m 左右。兩岸多為沙壤土，河身來回擺動，兩岸坍塌嚴重，致使大片土地遭毀壞。

1.3 工程所在流域水利工程概況

牤牛河流域內(nèi)共有已建中小型水庫工程12座，其中中型水庫2 座，小型水庫10 座，見表1。

2 氣象特性

根據(jù)青龍山氣象站1957～2004年48年觀測資料統(tǒng)計分析，該地區(qū)氣象特性如下。

（1）氣溫。該區(qū)多年平均氣溫 6.7℃，年極端最高氣溫38.9℃，最低氣溫-29.3℃，一月平均氣溫-14℃，七月平均氣溫23.5℃。

（2）降水。該區(qū)屬于北溫帶大陸性季風型氣候，為干旱、半干旱地區(qū)。該地區(qū)多年平均降雨量 446.90mm，降水的年內(nèi)分配極不均勻，年際變化大。年最大降水量673.0mm（1994年），年最小降水量291.1mm（1983年），最大降水量為最小降水量的 2.3倍。年內(nèi)降水主要集中在6～8月。6～8月降水量約占年降水量的70%。

（3）蒸發(fā)。該區(qū)多年平均蒸發(fā)量1070.70mm（E601 蒸發(fā)皿，下同），春季蒸發(fā)量較大，年最大蒸發(fā)量 1410.6mm（1983年），年最小蒸發(fā)量830.1mm（1991年）。

表1 牤牛河流域水利工程統(tǒng)計表

（4）風。該區(qū)風能資源豐富，冬季西北風，夏季偏南風或西南風，年平均風速3.6m/s，3～5月份風速最大，多年平均最大風速18.0m/s，全年大風揚沙日30 天左右。

（5）冰凍。本地區(qū)無霜期較短，只有 160天左右。土層凍結(jié)一般為四個月左右，凍結(jié)期由11月至翌年 4月初，多年平均最大凍土深度1.4m。

3 水文測站及基本資料

牛其根水庫無水文觀測資料，所在的牤牛河流域春玉河支流崗崗水庫上游2.5km 處建一西崗崗水文觀測站，該站位于牛其根水庫南20.0km 處。該站1979年8月1日建站，1999年撤站，集水面積97.5km2。西崗崗水文測站有1980～1998年共計19年實測洪水資料及降水觀測資料。

4 年徑流

牛其根水庫無水文觀測資料，采用等值線法計算牛其根水庫的設計年徑流。

4.1 設計年徑流等值線法的計算

設計年徑流計算采用等值線法。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)1956～2000年多年平均徑流深等值線圖》，在圖上畫出牛其根水庫流域范圍，定出流域形心，根據(jù)形心附近的兩條等值線，按比例內(nèi)插求得牛其根水庫流域面積多年平均徑流深，進行計算。計算公式為：

表2 牛其根水庫等值線法設計年徑流計算成果表

經(jīng)計算多年平均徑流量為 26.74萬 m3，Cv=0.6，Cs=2.0Cv，P ＝50%設計年徑流量為23.61萬m3。

4.2 年徑流的年內(nèi)分配

根據(jù)牤牛河支流春玉河上西崗崗站的實測來水過程，選用西崗崗站1985年實測來水過程P＝50%的典型來水過程，利用同倍比法進行牛其根水庫年徑流年內(nèi)分配計算，計算結(jié)果見表3。

4.3 多年平均年徑流量合理性分析

4.3.1 統(tǒng)計參數(shù)Cv、Cs合理性分析

根據(jù)通遼市南部山區(qū)年徑流計算成果進行分析比較，本地區(qū)徑流參數(shù)Cv值為0.23～0.65，Cs/Cv值為2.0～2.5；西崗崗站Cv值為0.6，Cs/Cv值為2.0，說明西崗崗站徑流參數(shù)符合本地區(qū)徑流的變化規(guī)律。

4.3.2 多年平均年徑流量合理性分析

牛其根水庫初步設計采用等值線法計算年徑流，根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)水資源規(guī)劃》中1956～2000年多年平均徑流深等值線圖，查出牛其根水庫以上流域形心處多年平均徑流深為 48mm。鄰近西崗崗站的多年平均徑流深為 45mm，說明本次多年平均年徑流深符合本地區(qū)徑流分布規(guī)律，所以認為初步設計牛其根水庫采用等值線法計算年徑流成果是合理的。

表3 牛其根水庫設計年徑流量年內(nèi)分配計算表 萬m3