張靜

（盤錦市水利服務(wù)中心，遼寧盤錦 124010）

0 引言

受全球氣候變化影響，2000 年以來(lái)，遼寧省干旱災(zāi)害發(fā)生頻次增加、范圍擴(kuò)大、損失加重，給旱區(qū)群眾生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響[1，2]。2011—2012 年，遼寧省水利廳組織開展了9 個(gè)水庫(kù)站、5 個(gè)河道站的旱警水位（流量）制定[3]，距今已10 余年。旱警水位（流量）是反映江河湖庫(kù)干旱程度的警示性指標(biāo)，是啟動(dòng)抗旱應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別的重要依據(jù)，是做好抗旱指揮調(diào)度的重要基礎(chǔ)性工作，因此，亟需開展抗旱特征指標(biāo)的研究制定工作。

綜上，此次研究在滿足國(guó)家要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合太子河小林子站近年實(shí)際情況及抗旱工作實(shí)際，根據(jù)需水特征劃分干旱預(yù)警時(shí)段，采用綜合法計(jì)算河道旱警水位（流量），以期為遼寧省抗旱業(yè)務(wù)提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

小林子水文站始建于1952 年，是國(guó)家首批重要水文站，其地理位置處于太子河中下游，是太子河干流的重要控制站。該站上游約25 km處有北沙河匯入，集水面積為10 254 km2，多年平均年徑流量為22.87 億m3，多年平均年降水量為658.8 mm。

2 計(jì)算方法

目前，應(yīng)用比較廣泛的河道站點(diǎn)旱警水位（流量）計(jì)算方法主要有典型干旱年法、最大值法、水量疊加法、綜合法，4 種方法的技術(shù)要點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)及局限性見表1。

表1 河道站點(diǎn)旱警水位（流量）計(jì)算方法對(duì)比

為更加準(zhǔn)確計(jì)算干旱預(yù)警水位（流量），此次研究選擇綜合法確定小林子站預(yù)警水位（流量），具體步驟如下。

1）根據(jù)站點(diǎn)來(lái)水特點(diǎn)和供水需求，結(jié)合抗旱工作實(shí)際，將全年劃分為若干預(yù)警時(shí)段，方便后續(xù)分時(shí)段討論并計(jì)算干旱預(yù)警水位（流量）。

2）按預(yù)警時(shí)段逐項(xiàng)分析計(jì)算河道內(nèi)的生態(tài)流量及河道外生產(chǎn)、生活需水流量。若河道站下游用水取自上游水庫(kù)，也應(yīng)將其納入該站點(diǎn)的用水需求。

3）按預(yù)警時(shí)段疊加河道內(nèi)、外需水流量，得到旱警流量，根據(jù)水位～流量關(guān)系曲線確定旱警水位。基于偏安全原則，可選取各時(shí)段內(nèi)各月旱警水位（流量）最大值作為該時(shí)段的旱警水位（流量）。

3 來(lái)供水分析及預(yù)警時(shí)段劃分

小林子站上、下游均有灌區(qū)，周邊農(nóng)田以地下水為主要灌溉水源；該站上游82 km 處有花侵窩水庫(kù)，農(nóng)業(yè)供水目標(biāo)為遼陽(yáng)、鞍山、營(yíng)口、盤錦等灌區(qū)。其中，燈塔灌區(qū)、遼陽(yáng)灌區(qū)位于小林子站以上（不受該站流量影響）；在小林子站以下，花侵窩水庫(kù)與大伙房水庫(kù)泄（放）水量共同經(jīng)大遼河河道供給營(yíng)口、盤錦等灌區(qū)；同時(shí)，太子河上游觀音閣水庫(kù)為花侵窩水庫(kù)農(nóng)業(yè)灌溉補(bǔ)水。綜上，小林子站農(nóng)灌期間實(shí)測(cè)水量組成較為復(fù)雜，包括小林子站天然徑流、上游水庫(kù)泄（放）水量與區(qū)間用水之差；非農(nóng)灌期間實(shí)測(cè)水量基本為小林子站天然徑流，包括上游水庫(kù)泄（放）的生態(tài)水量。

小林子站預(yù)警時(shí)段主要?jiǎng)澐譃檗r(nóng)業(yè)灌溉用水期（4—9 月）、其他用水期-非冰凍期（10—11 月）及其他用水期-冰凍期（12—3 月）。因其他用水期供水保障對(duì)象僅為生態(tài)，但兩個(gè)時(shí)段里生態(tài)流量不同，因此細(xì)化為兩個(gè)時(shí)段。

4 旱警水位（流量）計(jì)算

從流域尺度考慮，把小林子站上下游、河道內(nèi)外的各處引用水均作為流域的用水需求，河道站下游用水若取自上游水庫(kù)，也將該項(xiàng)用水作為該站點(diǎn)的用水需求。因此，小林子站農(nóng)灌期間主要考慮河道生態(tài)流量及下游灌區(qū)用水流量，非農(nóng)灌期間應(yīng)保證河道生態(tài)流量。根據(jù)上述分析，采用綜合法疊加各項(xiàng)用水流量可得河道旱警流量，再根據(jù)河道站水位～流量關(guān)系可得河道旱警水位。

4.1 農(nóng)業(yè)灌溉流量

此次研究主要考慮受小林子站流量影響的下游農(nóng)業(yè)灌溉用水，包括鞍山、營(yíng)口、盤錦等灌區(qū)。通過(guò)收集整理鞍山、營(yíng)口地區(qū)水文站點(diǎn)近30 年日降雨資料，根據(jù)DB21/T 3579—2022《遼寧省旱情等級(jí)》，采用降雨距平百分比法對(duì)該地區(qū)進(jìn)行干旱等級(jí)劃分，綜合確定1993，1997，2000，2007，2015，2018 年為輕度干旱年。綜合考慮作物種植方式、灌溉技術(shù)、工程配套等情況，選取臨近年份確定下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉水量，即2007，2015，2018 年。

由于花侵窩水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，同時(shí)，觀音閣水庫(kù)可對(duì)花侵窩水庫(kù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉補(bǔ)水，因此，假設(shè)上述年份均滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水需求。對(duì)上述年份內(nèi)小林子站以下各灌區(qū)取水口年灌溉水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出年平均灌溉水量為2.53 億m3，平均灌溉面積約311 km2。采用同倍比放大法對(duì)花侵窩水庫(kù)小林子站以下灌溉面積進(jìn)行核定（333 km2），核定小林子站下游農(nóng)業(yè)灌溉用水需求為2.70 億m3。結(jié)合觀音閣、花侵窩水庫(kù)灌溉期內(nèi)各月放水過(guò)程及營(yíng)口站水稻灌溉定額月分配比例，推算小林子站農(nóng)業(yè)灌溉用水如表2 所示。

表2 小林子站農(nóng)業(yè)灌溉用水

4.2 生態(tài)流量

河流生態(tài)需水量計(jì)算，應(yīng)綜合考慮河流的生態(tài)環(huán)境功能、生態(tài)環(huán)境狀況、水資源稟賦條件及開發(fā)利用程度等因素，合理確定生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。此次研究采用目前普遍應(yīng)用的Tennant 法計(jì)算生態(tài)流量，小林子站12 月至次年3 月生態(tài)流量為3.11 m3/s，其他月份為6.22 m3/s。

4.3 旱警水位（流量）

小林子站農(nóng)業(yè)灌溉用水量疊加生態(tài)流量，即為小林子站旱警流量。為便于預(yù)警，對(duì)疊加流量相近月份進(jìn)行統(tǒng)一，得到小林子站旱警流量，并根據(jù)2021 年小林子站實(shí)測(cè)水位～流量關(guān)系曲線推求旱警水位，如表3 所示。

表3 小林子站旱警水位（流量）計(jì)算

5 合理性分析

計(jì)算結(jié)果與小林子站近30 年徑流資料對(duì)比分析，其他用水期-冰凍期共有3 年（1997，1998，2001 年）出現(xiàn)流量低于旱警流量的情況；農(nóng)業(yè)灌溉用水期4 月（1993，2018 年）、9 月（1997，2003 年），其他用水期-非冰凍期（1997，2000 年）均有2 年流量低于旱警流量；農(nóng)業(yè)灌溉用水期（6—7 月）僅2003 年流量低于旱警流量；農(nóng)業(yè)灌溉用水期5，8月未出現(xiàn)流量低于旱警流量的情況。

結(jié)合逐月降雨情況，在對(duì)應(yīng)的預(yù)警時(shí)段內(nèi)，出現(xiàn)旱情預(yù)警年份的降雨較同期普遍偏少。其他用水期旱情預(yù)警頻率高于農(nóng)業(yè)灌溉期，主要原因可能是其他用水期無(wú)農(nóng)業(yè)需水，上游無(wú)水庫(kù)泄（放）水量（水庫(kù)泄放生態(tài)水量是近年才開始的）；小林子農(nóng)業(yè)灌溉用水期旱警頻率較低，主要是上游侵花窩水庫(kù)、觀音閣水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度保障了農(nóng)業(yè)用水。結(jié)合實(shí)際調(diào)研情況，小林子站旱警發(fā)生頻率與小林子站所在流域及區(qū)域歷史旱災(zāi)發(fā)生頻率基本吻合。綜上，認(rèn)為小林子站旱警流量確定基本合理。

6 結(jié)語(yǔ)

此次研究根據(jù)研究區(qū)特點(diǎn)，選擇綜合法計(jì)算河道旱警水位流量，并以太子河小林子水文站為例計(jì)算旱警水位（流量），小林子站旱警流量確定基本合理。研究成果可為遼寧省抗旱業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)支撐。在實(shí)際業(yè)務(wù)中，建議結(jié)合中短期天氣預(yù)報(bào)情況及工農(nóng)業(yè)用水的年際、年內(nèi)變化情況，靈活啟動(dòng)抗旱預(yù)警預(yù)案。