張家山旱警流量確定技術(shù)報(bào)告

1、<p>　　張家山旱警流量確定技術(shù)報(bào)告</p><p>　　中圖分類號(hào)： TV112+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　1河流及站網(wǎng)概況 </b></p><p>　　涇河為渭河一級(jí)支流，發(fā)源于寧夏回族自治區(qū)六盤山東麓的涇源縣老龍?zhí)叮晌鞅毕驏|南流經(jīng)甘肅省平?jīng)?、涇川及陜西省長(zhǎng)武、彬縣、禮泉、涇陽，于高陵縣陳家灘注入渭

2、河。涇河流域地處北緯30°25′―37°30′，東經(jīng)106°15′―109°05′之間，流域面積45421km2，全河長(zhǎng)455.1km。其中陜西境內(nèi)流域面積9236km2，河長(zhǎng)275.3km。涇河流域地處長(zhǎng)城以南鄂爾多斯地臺(tái)西南前沿板塊，從第四季以來覆蓋了很厚的風(fēng)城黃土，形成黃土高原。臺(tái)地以上升為主的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)加劇了水流的侵蝕切割，致使溝壑縱橫，殘塬與丘陵溝壑相互交積，支離破碎。 </p&g

3、t;<p>　　涇河流域?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)區(qū)和暖溫帶半干旱半濕潤(rùn)區(qū)兩個(gè)奇虎去的交會(huì)處。冬季氣候寒冷而干燥；春季氣溫回升快，但不穩(wěn)定，降水較少，春末夏初局部地區(qū)時(shí)有冰雹；夏季氣候炎熱，降水年際變化較大，多集中在6―9月。年最高氣溫40℃，年最低氣溫-10℃。 </p><p>　　張家山水文站設(shè)立于1932年，位于陜西省涇陽縣王橋鎮(zhèn)岳家坡村趙家溝，北緯36°36′40＂，東經(jīng)108°3

4、4′32＂，是涇河干流把口站，國(guó)家重要水文站。集水面積43216 km2，距河口里程58km。測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目為水位、流量、泥沙等。承擔(dān)著為國(guó)家防總、黃委會(huì)、省、市、縣防辦、涇惠渠等十多個(gè)單位的水情報(bào)汛與服務(wù)，設(shè)站目的主要是收集涇河流域主要水文特征，掌握河道水量、泥沙變化規(guī)律，為開發(fā)利用涇河水資源、河道管理、水情服務(wù)、防汛減災(zāi)、水庫運(yùn)行等提供科學(xué)依據(jù)與服務(wù)。自設(shè)站以來為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用。張家山水文站水系站網(wǎng)見圖1。 </p>

5、;<p>　　水文特征值：實(shí)測(cè)最高水位437.00m（1933.8.8），實(shí)測(cè)最大流量7670m3/s（1966.7.27），實(shí)測(cè)最小流量0.78 m3/s（2010），建站以來最大流量9200 m3/s（1933.8.8），實(shí)測(cè)最大流速5.47m/s（1966.7.27），實(shí)測(cè)最大水深4.56 m（1973.8.25），實(shí)測(cè)最大含沙量1430kg/m3（1958.7.11），多年平均流量37.66 m3/s，多年平均徑流

6、量11.886億 m3。變差系數(shù)為0.58，年際變化較大。 </p><p>　　涇河張家山站年徑流量主要集中在汛期7～10月，多年平均徑流量達(dá)到11.886億m3，汛期7～10月份徑流量總量為8.352億m3，占多年平均徑流量的70.27%；非汛期徑流量3.534億m3，占年徑流總量的29.73%，反映了徑流年內(nèi)分配不勻的特點(diǎn)，其年內(nèi)分配見表1。 </p><p>　　表1張家山水文站多

7、年平均徑流量及年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)表單位：億m3 </p><p>　　年平均 非汛期 汛期 各月徑流量及其年內(nèi)分配 </p><p><b>　　（7～10） </b></p><p>　　11.886 3.534 8.352 1月 2月 3月 4月 5月 6月 </p><p>　　0.107 0.219 0.437 0.4

8、24 0.790 0.615 </p><p>　　0.90% 1.84% 3.68% 3.57% 6.64% 5.17% </p><p>　　100.00% 29.73% 70.27% 7月 8月 9月 10月 11月 12月 </p><p>　　2.093 2.711 2.130 1.418 0.759 0.183 </p><p>

9、　　17.61% 22.81% 17.92% 11.93% 6.38% 1.54% </p><p>　　圖1 張家山水系站網(wǎng)圖 </p><p>　　2旱警流量確定的依據(jù)和原則 </p><p>　　2.1旱警流量確定依據(jù) </p><p>　?。?）《國(guó)家防辦旱限水位(流量)確定辦法》國(guó)家防汛抗旱指揮部辦公室，辦旱【2011】32號(hào)； &

10、lt;/p><p>　　（2）《陜西省抗御干旱災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》陜西省防汛抗旱總指揮部，2005年； </p><p>　?。?）陜西省主要江河（水庫）旱限流量（水位）確定任務(wù)及技術(shù)要求； </p><p>　?。?）《黃河水量調(diào)度條例》中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第472號(hào)，2006年8月1日； </p><p>　?。?）《陜西省渭河水量調(diào)度辦法》陜西

11、省人民政府令第130號(hào)，2008年3月1日。 </p><p>　　2.2旱警流量確定原則 </p><p>　　以提升抗旱保障能力和預(yù)警監(jiān)測(cè)水平為目的，重點(diǎn)突出干流，兼顧部分支流的原則開展旱警流量確定。 </p><p>　　張家山水文站水文斷面旱警流量確定原則： </p><p>　?。?）依據(jù)用水類型及方式，選擇城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)

12、灌溉及環(huán)境生態(tài)等用水需求作為主要分析因子，結(jié)合河道特點(diǎn)，確定流量作為主要旱警指標(biāo)。 </p><p>　?。?）旱警流量采用城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境生態(tài)等分析因子的用水總量進(jìn)行換算確定。 </p><p>　　3河道實(shí)測(cè)來水量和現(xiàn)狀用水量調(diào)查 </p><p>　　按照陜西省防汛抗旱總指揮部的總體部署，旱警流量確定工作由省防辦統(tǒng)一安排協(xié)調(diào)，水文部門具體負(fù)責(zé)

13、實(shí)施，市縣防辦和有關(guān)工程管理單位參與并協(xié)助工作調(diào)查。 </p><p>　　3.1水文站實(shí)測(cè)徑流過程 </p><p>　　張家山水文站1964至2012年實(shí)測(cè)年最大徑流量38.89億m3，出現(xiàn)在1964年；實(shí)測(cè)年最小徑流量3.218億m3，出現(xiàn)在1972年；多年平均徑流量11.886億m3。 </p><p>　　3.2分類用水現(xiàn)狀調(diào)查 </p>&

14、lt;p>　?。?）水文站以下區(qū)間河段取水工程：張家山水文站至桃園水文站區(qū)間有高莊抽水站，據(jù)了解抽水站用水少，資料無法獲取，故不考慮其用水。 </p><p>　?。?）區(qū)間河段取水量：城鎮(zhèn)生活生產(chǎn)和企業(yè)生產(chǎn)用水不從河道直接取水，取水量按零處理。農(nóng)業(yè)灌溉用水為高莊抽水站取水，由于取用水量少，取水量按零處理。 </p><p><b>　　4旱警流量確定 </b>

15、</p><p>　　旱警流量指標(biāo)是指在維持河流生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)基本流量的基礎(chǔ)上，綜合考慮斷面下游區(qū)間生產(chǎn)、生活用水要求而確定的斷面下泄流量。該指標(biāo)作為正常年份的斷面流量控制要求，遇特枯年份，按照水量調(diào)度指標(biāo)管理，并及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。 </p><p>　　在確定旱警流量控制斷面時(shí)，根據(jù)斷面所在流域面積情況，斷面所在流域地市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r及斷面所在流域水資源開發(fā)利用情況，既考慮斷面上游的用水

16、情況，又考慮斷面下游的用水需求；同時(shí)既考慮斷面現(xiàn)狀的用水需求，又考慮斷面未來的用水需求。 </p><p>　　4.1徑流量資料“三性”分析 </p><p>　?。?）一致性、可靠性分析 </p><p>　　本次研究工作采用涇河張家山水文站1964～2012年共計(jì)49年的河道逐月平均流量資料進(jìn)行徑流分析。涇河張家山水文站至桃園水文站之間流域內(nèi)無大、中型水利工程或

17、其它水保措施，徑流資料亦可直接采用，無需作還原計(jì)算。涇河張家山水文站1964～2012年共計(jì)49年的徑流系列資料齊全，不存在插補(bǔ)延長(zhǎng)的問題。 </p><p>　　張家山水文站1964～2012年共計(jì)49年的河道水文資料系實(shí)測(cè)資料整編成果，基本資料可靠。該站49年樣本對(duì)總體而言，為容量有限的樣本，在做徑流分析計(jì)算時(shí)需對(duì)徑流系列的穩(wěn)定性和代表性進(jìn)行分析，以下從長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定性及徑流的豐枯變化兩方面來對(duì)徑流系

18、列進(jìn)行分析。 </p><p>　?。?）徑流系列代表性分析 </p><p>　　a徑流系列穩(wěn)定性分析 </p><p>　　年徑流量的多年平均值、變差系數(shù)Cv等統(tǒng)計(jì)參數(shù)是隨著徑流系列年數(shù)的加長(zhǎng)而逐漸趨于穩(wěn)定的，逐年累計(jì)計(jì)算年徑流量系列的均值、變差系數(shù)Cv，并建立它們的年際變化過程可以很好地反映這種特性。 </p><p>　　正逆序分別逐

19、年累計(jì)計(jì)算涇河張家山水文站年徑流系列的均值、變差系數(shù)Cv，并點(diǎn)繪其隨年際變化的過程線圖,如圖2、圖3所示。從圖2、圖3中可以看出，隨著徑流系列的增加，系列均值和變差系數(shù)Cv均是趨于穩(wěn)定的。在圖2中，從2000年以后，即當(dāng)徑流系列長(zhǎng)度超過37年時(shí)，年徑流累積均值逐漸趨于平穩(wěn)，并不斷地向系列均值靠近，說明1964～2012年系列的均值基本能夠代表總體的均值，系列長(zhǎng)度可以滿足要求。在圖3中，與年徑流累積均值變化趨勢(shì)相近，從2008年以后，變差

20、系數(shù)Cv穩(wěn)定在0.58。 </p><p>　　圖2張家山站年徑流逐年累積均值年際變化圖 </p><p>　　圖3張家山站年徑流逐年累積變差系數(shù)年際變化圖 </p><p>　　b徑流的豐枯變化分析 </p><p>　　采用年徑流過程線差積曲線，對(duì)涇河張家山水文站1964～2012年共計(jì)49年徑流系列的豐枯變化進(jìn)行分析。差積曲線是分析一個(gè)

21、流域內(nèi)徑流豐枯變化的常用方法，它是歷年徑流量與多年均值之差占均值百分?jǐn)?shù)的累積隨時(shí)間變化的過程。 </p><p>　　涇河張家山水文站年徑流過程線和正逆時(shí)序差積曲線分別見圖4和圖5。由圖4可以看出，1966～1970年、1975～1978年為兩個(gè)連續(xù)的豐水段；1971～1974年、1979～1996年為豐枯交替出現(xiàn)的年份；1997～2002年、2004～2012年為枯水年。在49年徑流系列中包括豐、平、枯三部分，

22、系列具有較好的代表性。 </p><p>　　圖4張家山站年徑流量過程線圖 </p><p>　　圖5 張家山站年徑流量差積曲線過程圖 </p><p>　　此外由圖5也可以看出，徑流差積曲線從1964～2012年大致可以分為5個(gè)階段，即1966～1970年、1975～1978，差積曲線為上升期，表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為上升期，也就是豐水段；1971～19

23、74年、1979～1996年，差積曲線為上下交錯(cuò)期，表示該時(shí)期年徑流量在均值附近上下波動(dòng)，也就是豐、平、枯交替出現(xiàn)；1997～2002年5年間，2004～2012年9年間，差積曲線為下降期，表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為下降期，也就是枯水段。 </p><p>　　通過上述分析可以說明在1964～2012年共計(jì)49年的徑流系列中包含有豐水期、平水期和枯水期，豐、平、枯水年相間出現(xiàn)，豐枯水年份大致相等，作為徑流

24、總體的隨機(jī)樣本能反映出涇河徑流的總體分布規(guī)律，說明該系列具有較好的代表性。 </p><p>　　4.2設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算 </p><p>　?。?）徑流系列的確定：采用設(shè)計(jì)代表年法進(jìn)行設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)年徑流的計(jì)算：根據(jù)張家山水文站的1964～2012年逐年年徑流量資料，利用P―Ⅲ型曲線試線法計(jì)算得各個(gè)參數(shù)為：均值Ex=12.11

25、9億m3,Cv=0.63，Cv/Cs=2.614,計(jì)算的75%設(shè)計(jì)頻率年徑流量為6.545億m3和95%設(shè)計(jì)頻率的徑流量3.721億m3。頻率曲線圖見圖6。 </p><p>　　（3）徑流年內(nèi)月分配：以設(shè)計(jì)代表年最不利組合的月分配，做為設(shè)計(jì)年月分配，選取75%設(shè)計(jì)頻率代表年為2012年，95%設(shè)計(jì)頻率代表年為2009年，各月來水量成果見表2、表3。 </p><p>　　表2張家山站P=

26、75%設(shè)計(jì)枯水年年內(nèi)分配計(jì)算表 </p><p>　　月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年徑流 </p><p>　　代表年 0.174 0.070 0.659 0.314 0.822 0.262 1.085 0.991 1.493 0.528 0.116 0.053 6.566 </p><p>　　設(shè)計(jì)年 0.174 0.069 0.6

27、57 0.313 0.820 0.261 1.081 0.988 1.488 0.526 0.116 0.053 6.545 </p><p>　　表3張家山站P=95%設(shè)計(jì)枯水年年內(nèi)分配計(jì)算表 </p><p>　　月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年徑流 </p><p>　　代表年 0.032 0.038 0.093 0.050 0.

28、260 0.073 0.501 1.722 0.290 0.120 0.151 0.105 3.436 </p><p>　　設(shè)計(jì)年 0.035 0.041 0.101 0.054 0.282 0.079 0.542 1.865 0.314 0.130 0.163 0.114 3.721 </p><p>　　圖6張家山站年徑流量頻率曲線圖 </p><p><

29、;b>　　4.3需水量分析 </b></p><p>　?。?）下游區(qū)間河段調(diào)查用水量分析：張家山站至桃園站區(qū)間有高莊抽水站，由于取水量少，取水量按零處理。 </p><p>　?。?）需水量預(yù)測(cè)：城鎮(zhèn)生活用水不直接從河道取水，故不予考慮；農(nóng)業(yè)用水由張家山水文站斷面以上涇惠渠供水，下游由高莊抽水站供水，取水量少，故農(nóng)業(yè)用水量不考慮。 </p><p&g

30、t;　?。?）河道生態(tài)流量：采用實(shí)測(cè)系列水文資料大體上反映了斷面上游現(xiàn)狀開發(fā)利用情況下的用水水平，所以基本上依此預(yù)留河道生態(tài)流量。河道生態(tài)流量由兩種方法確定。 </p><p>　　1．選取斷面多年平均流量的10%～20%作為生態(tài)需水量。 </p><p>　　2．取逐年最小月平均流量的90%保證率流量。 </p><p>　　方法1：選取斷面多年平均流量10%～2

31、0%作為生態(tài)需水量。 </p><p>　　涇河張家山站斷面多年平均流量（1964―2012年）為37.66m3/s，按10%―20%計(jì)算，生態(tài)流量在3.77―7.53m3/s之間。北方河流一般取小值10%，所以此種方法計(jì)算得生態(tài)流量為3.77m3/s。 </p><p>　　方法2：取逐年最小月平均流量的90%保證率流量。 </p><p>　　采用張家山站196

32、4―2012年的月年實(shí)測(cè)資料系列，在逐年的月年流量資料系列中，挑選最小的月平均流量，得到實(shí)測(cè)最小月平均流量系列，組成頻率分析計(jì)算樣本，采用頻率計(jì)算程序，進(jìn)行頻率分析計(jì)算，適線時(shí)既要考慮點(diǎn)群趨勢(shì)，同時(shí)還要考慮照顧到曲線中下部點(diǎn)群的分布趨勢(shì)。在相同的倍比條件下，頻率適線后的變差系數(shù)Cv值一般要比計(jì)算的Cv值大。計(jì)算成果見表4，頻率曲線見圖7。 </p><p>　　表4 張家山站最小月平均流量頻率計(jì)算成果表 <

33、/p><p><b>　　多年平均流量 </b></p><p>　　（m3/s） Cv Cv/Cs 不同頻率P（％）月最小流量（m3/s） </p><p>　　P=50 P=75 P=90 P=95 </p><p>　　30.66 0.76 4.81 1.71 1.5 1.481 1.479 </p>&

34、lt;p>　　方法2計(jì)算出的90%的張家山生態(tài)流量為1.48m3/s。 </p><p>　　圖7張家山站最小月平均流量頻率曲線 </p><p>　　4.4旱警流量確定 </p><p>　　依據(jù)不同保證率計(jì)算的徑流過程，進(jìn)行供需平衡分析。按照預(yù)測(cè)分析，張家山水文站居民生活需水，灌溉需水不予以計(jì)算，因此，張家山站的旱警流量即為河道的生態(tài)流量值。生態(tài)流量?jī)煞N方

35、法算出來的值差異較大，方法三計(jì)算結(jié)果與《陜西省渭河水量調(diào)度實(shí)施細(xì)則》公布張家山旱警流量（1.5m3/s）接近，最終確定張家山水文站旱警流量為1.55m3/s。 </p><p><b>　　5合理性分析 </b></p><p>　　統(tǒng)計(jì)1964至2012年49年各年月平均流量中最小月平均流量出現(xiàn)的月份的頻次，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5，由表可知，最小流量主要出現(xiàn)在1月和12月，

36、出現(xiàn)頻率分別為49%和44.9%。 </p><p>　　表5 張家山站最小月平均流量出現(xiàn)月份頻次分析表 </p><p>　　月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 </p><p>　　出現(xiàn)次數(shù) 24 0 0 2 0 0 0 0 0 0 1 22 </p><p>　　頻率% 49.0 0 0

37、4.1 0 0 0 0 0 0 2.0 44.9 </p><p>　　分析1964―2012年49年各月流量，其中小于旱警流量的月份及流量值見表6。 </p><p>　　表6 張家山站小于旱警流量月年次數(shù)統(tǒng)計(jì)表 </p><p>　　年份 2011 2010 2009 2008 2002 2000 1999 1998 1997 1996 1974 1970 19

38、66 </p><p>　　月均流量 0.786 0.827 1.21 1.26 1.44 1.54 1.46 1.43 1.55 1.37 1.51 1.54 1.54 </p><p>　　月份 1 12 1 12 1 1 12 12 1 1 1 1 1 </p><p>　　經(jīng)涇河張家山站歷史實(shí)測(cè)資料分析，從1993年后較旱，除1996年、2003年，其余年份