衛(wèi)金容
(陜西省水文水資源勘測局 陜西 西安 710068)
漢江上游地處北亞熱帶邊緣大陸性季風氣候區(qū),局部地區(qū)氣候受秦嶺和巴山制約,具有溫暖濕潤的山地氣候特點。夏季受西太平洋副熱帶高壓、四川盆地及河西走廊熱低壓控制,高溫炎熱,多雷暴雨,間有伏旱;冬季受西伯利亞冷高壓控制,寒冷少雨;春暖干燥,秋涼濕潤且多連陰雨。該區(qū)全年氣候溫和,四季分明,降水充沛,無霜期長。上述氣候條件決定了漢江上游具有下滲能力較大,地下蓄水量豐富,退水緩慢的濕潤地區(qū)特征。
據(jù)統(tǒng)計,漢江白河以上流域面積59115km2,年徑流量265億m3,其中枯季(11、12、1、2月)4個月徑流量為30.0億m3,占全年徑流量的11.3%,時段占全年三分之一。因此,合理配置并充分利用枯季水資源意義重大。
當枯季徑流由地下水補給,且地下蓄水量與出流量之間呈線性關系時:
求解兩式可得出以指數(shù)方程式表示的退水曲線:
式中,Qg,t——t時段地下水退水流量;
Qg,0——起始時段的地下水退水流量;
Kg——地下水消退系數(shù)。
漢江上游枯季徑流為多種水源綜合補給,且有蓄水量與出流量呈線性關系的特征,因此可以用總的退水公式:
?
?
令C=e-t/K,取對數(shù)得K=-1/lnc
故(3)式可寫成:
式(4)即為簡化實用的退水曲線公式,退水參數(shù)C可以通過實測資料求得,消退系數(shù)K也可求得。K值在退水過程中并非常數(shù),它隨著時段變化而變化。應用式(3)、(4),結合實測資料建立的漢江漢中站和洋縣站退水曲線見圖1和圖2。
漢江上游流域下墊面條件變化不大,漢中盆地區(qū)域河網(wǎng)蓄水量較大,其余干、支流段均屬山區(qū)性河流,枯季徑流量水源補給方式基本相同。另外由于下滲能力較大,地下蓄水量較大,退水過程緩慢,大部分站可利用當年汛末最后一次洪水過程,應用本站退水曲線,直接預報峰后3d~5d,甚至10d~20d的徑流量。漢江漢中、洋縣站退水曲線法預報成果如表1。
通過表1與表2比較可知,洋縣站與漢中站同在漢江干流上,但洋縣站退水過程緩慢。因為洋縣站地處漢中盆地的東部,盆地區(qū)河網(wǎng)蓄水量大;而漢中站在洋縣站上游,地處盆地偏西部,其上游河網(wǎng)蓄水量遠比洋縣站小。所以,漢中站退水曲線較陡,洋縣站退水過程緩慢。
采用枯季地下蓄水量與出流關系式(1)和枯季徑流量退水曲線(2)式,設相鄰時段△t為0→t1和t1→t2,則可推導出相鄰時段地下蓄水量間的關系式:
當為常數(shù)(等同前(4)式的C),即呈線性關系。因為枯季河川徑流基本上是地下水補給,所以上式也適用于前后期徑流關系。
3.2.1 用消退系數(shù)值預報后期枯季徑流量
3.2.2 以降水量為參數(shù)的前后期徑流相關法
(1)漢江上游11月份往往有秋汛尾期降水量,并產(chǎn)生徑流,影響值穩(wěn)定。故以11月的月降水量為參數(shù),建立10月與11月的月徑流量相關圖,精度將高一些??梢罁?jù)11月降水量預報值,在相關圖上查出11月的徑流量預報值。
(2)用月降水量修正系數(shù)a,改正用值預報的月徑流量。當預報11月降水量明顯比多年平均值偏大或偏小者,可用11月預報降水量與多年平均11月降水量求出修正系數(shù)a值,來改正值預報的月徑流量值。
表3 漢江上游各站枯季徑流量月消退系k數(shù)
由于漢江水源工程開發(fā)加快,所以合理利用、優(yōu)化配置、科學調(diào)度水資源至關重要。而在漢江上游枯季占4個月,故枯季徑流預報是非常重要的決策依據(jù)。漢江上游屬濕潤地區(qū),具有土壤下滲能力大、地下水蓄水量豐富、枯季徑流量主要由地下水補給、蓄水量與出流量呈線性關系等特點。本文根據(jù)枯季徑流預報原理,運用退水規(guī)律建立了漢江漢中站、洋縣站退水曲線;用前后期徑流量相關法綜合分析了江口等12個支流站以月為時段的前后期枯季徑流消退系數(shù)K值,并分別做了短期和中長期預報。其精度可達到《水文情報預報規(guī)范》許可誤差要求,預報效果較好。陜西水利