張 異,劉顯波
(遼寧省清河水庫管理局,遼寧 鐵嶺 112003)
研究區(qū)河段總長為48km,流域面積為2877km2,區(qū)域內(nèi)人口67.5萬,河道上游有2座水庫,分別是清河水庫和南城子水庫。引水工程主要包括清河、楊木、城郊等6處大型灌區(qū),排水工程7處。本課題自2010年4月1日至2012年3月31日對研究區(qū)域和河道的降水、蒸發(fā)、水位、水量等基礎(chǔ)水文信息實施連續(xù)監(jiān)測,布置水量監(jiān)測斷面19處,降水代表站分別為開原站和清河水庫站,河道水面蒸發(fā)損失量的計算選用清河水庫代表站。根據(jù)不同水位級的水流特性、測站控制情況和測驗精度要求,研究期間共進行河道水位監(jiān)測8361次,流量監(jiān)測293次,水量調(diào)查37次,觀測降水387次,蒸發(fā)觀測731次,河道大斷面測量2次。對流量、降水、蒸發(fā)等原始監(jiān)測資料進行整編,分析其合理性,編制實測流量成果表,檢驗并建立水位流量關(guān)系,分析檢查上、下游合理性。
1)降水。在研究期間,2010年降水量1130.2mm,較多年平均偏多61.4%;2011年降水量585.7mm,較多年平均偏少19.6%。
2)蒸發(fā)。清河站蒸發(fā)總量為2079.5mm,其中2010年4月至年末910.3mm,2011年全年1078.4mm,2012年1—3月90.8mm。2010年由于汛期降水量偏多,蒸發(fā)量比多年平均同期偏少。
3)水庫供水。2010年清河水庫從5月14日開始供水,至10月9日總計供水9.38億m3。其中農(nóng)業(yè)灌溉供水3.87億m3,泄洪5.51億m3。2011年5月5日至8月28日,農(nóng)業(yè)供水2.66億m3。
4)區(qū)間匯入水量。清河水庫各支流及其他總匯入量為33.04億m3。其中清河水庫輸入量為12.04億m3(含泄洪量),占36.4%;寇河匯入量10.35億m3,占31.3%;小清河、馬仲河、楊木排污、小清河下河口分別匯入 4.03 億m3、4.7 億m3、0.95 億m3、0.61 億m3。
5)區(qū)間引水量。研究期間河道引水均為農(nóng)業(yè)灌溉引水,累計河段引水量2.4730億m3,其中2010年引水0.8305億m3,2011年引水1.6425億m3。
6)河道控制站水量。根據(jù)此次工作的任務(wù)要求,確定研究期間開原和清河河口控制斷面水量。根據(jù)整編資料推出的流量過程,用面積包圍法計算各斷面計算時段的總水量。根據(jù)逐日流量過程,采用面積包圍法計算時段水量,再累計求和得之。經(jīng)過計算,開原水文站斷面實測水量25.31億m3,清河河口的實測水量為26.56億m3。
7)河道斷面及容積測量。根據(jù)實地調(diào)查,從上游至下游河道寬度不規(guī)則,上游最寬達547m,下游最窄處183m,老城大橋以上河道相對規(guī)整,馬圈子大橋至老城大橋河道彎曲,不規(guī)則,故采用高等級水準(zhǔn)儀、全轉(zhuǎn)儀及GPS測量河道大斷面和河道容積。
8)水量平衡計算。河段區(qū)間的水量組成及平衡分析中,支流及區(qū)間匯入水量基本采用實測數(shù)據(jù),為防止汛期特大水量沒有測量數(shù)據(jù)的問題,在課題方案預(yù)案中增加對小清河上和楊木排污斷面的監(jiān)測,以利于采用區(qū)域面積比計算水量。采用實測和調(diào)查相結(jié)合方式確定引水量和排水量,水面蒸發(fā)面積采用實測水面和河道長度確定,河道降水按照降水量和河道實際面積計算,河道區(qū)間的水量損失量減去水面蒸發(fā)量后,即為滲漏補給地下水量。見表1。
表1 各年損失水量計算表 億m3
從表1可以看出,滲漏量與河道匯入水量正相關(guān),隨著匯入水量增加,入滲量也增大。2010年4—12月入滲占匯入量的11.54%,2011年入滲占匯入量的13.2%,合計研究期間入滲水量占匯入總量的12.04%,水量損失占總匯入量的12.46%。
在逐月河道水量平衡計算中,8月份平均匯入水量最大,平均5.41億m3,同時水量損失也最大,平均0.75億m3,占10.5%。2月份平均入庫水量最小,水量損失占平均匯入量的34.3%。一年中5—9月份河道來水量明顯較多,占全年的88.5%,損失量占全年的85%。
從計算結(jié)果來看,清河水庫下游河道水量損失受流量大小和季節(jié)影響較大。同一時期,水量損失隨流量增大而增加,如春季,平均流量5.4m3/s,損失流量為1.29m3/s,占匯入水量23.8%。這是因為枯水期水量損失主要是河道滲漏和水面蒸發(fā),隨著流量的增加,河道浸潤面和水面也增加,河道側(cè)滲量和水面蒸發(fā)相應(yīng)增加。夏季氣溫、太陽輻射是年內(nèi)最高、最強的,高于春、秋季,清河開原地區(qū)同期農(nóng)業(yè)灌溉引水量大,水面蒸發(fā)量較大,尤其6月份蒸發(fā)量最高,損失比例較高,達14.5%。秋季主要水量損失集中在8月份,河道受汛期、農(nóng)業(yè)引水等影響,水量充沛,入滲量最大,因此水量損失在各月中最高。冬季受流凌、封河、日照時間影響,水面蒸發(fā)量較小,入滲量相對穩(wěn)定。
分析計算清河水庫至清河河口河道水量損失,特別是入滲量的準(zhǔn)確計算,為計算傍河地下水源地所襲奪的地表水量及比例奠定扎實的基礎(chǔ),以此為參數(shù)的河道徑流損失量的計算,在2011,2012年清河水庫為下游供水調(diào)度中取得較好應(yīng)用。供水期間,在現(xiàn)有的河道條件下,自水庫下游(輸水道)至入遼河前清河河口間水量平均損失13.6%,隨著水量增加,損失量也增大。損失量主要來自滲漏補充地下水,可見水庫供水對下游城市地下水補充是明顯的。