碧流河流域水文特性分析

摘要:水文系列的延長和上游玉石水庫的修建，在一定程度上影響著本流域的水文特性。根據上述原因，本文從降水、蒸發、徑流、洪水、泥沙、水質等方面，論述碧流河流域的水文特性，分析了各水文要素的變化規律。

關鍵詞:降水; 蒸發; 徑流; 洪水; 泥沙; 水質; 碧流河流域

1、流域概況

碧流河發源于遼寧省營口蓋州市境內的七盤山，流經蓋州、莊河、普蘭店三市，于大連普蘭店市謝家屯附近流入黃海，河長156km，流域面積2814 Km2，流域位于遼東半島南部，東以大洋河、莊河為界，西鄰復州河，北靠大清河，南臨黃海。上游為低山區，中游為丘陵帶，下游河谷開闊平直，進入半平原區，流域平均海拔高度在1000m以下。流域內有大小支流近20條，控制面積超過100km2的支流有4條。

碧流河水庫位于碧流河干流上，工程始建于1975年，1983年水庫落閘蓄水;流域控制面積2085kmsup2;，占全流域面積的74.1%;水庫按五百年一遇洪水設計，萬年一遇洪水校核，最大庫容9.34億m3，設計年平均城市供水量為4.03億m3，是一座以城市供水為主，兼有防洪、發電、養魚、灌溉、旅游等綜合利用的大型水庫。由于工程設計需要，現已把下游小宋家屯站1980年前水文資料換算成水庫壩址資料，即水庫壩址處已有53年(1951~2003年)水文資料。

2、氣候特征

碧流河流域地處北溫帶濕潤氣候區，春季回暖迅速，風多雨少，夏季多高溫高濕天氣，降雨多集中在夏季，秋季涼爽，冬季盛行西北風，晴天多，降水少。流域多年平均氣溫為8.4~10.3 0C，年平均風速12.5m/s，多年平均降水量746.6mm。夏季，流域內經常受華北氣旋、臺風、冷鋒的影響，容易產生強度大、范圍廣的降水，且時間集中;冬季主要以降雪為主。

3、降水與蒸發特性

3.1 降水特性

3.1.1 年降水量

碧流河流域設計年平均降水量為780mm，實測多年平均降水量為746.4mm，兩者基本接近。降水量的年際變化很大，最大年降水量1964年1175.2mm，最小年降水量2002年423.3mm，最大年降水量是最小年降水量的2.8倍。降水的年內分配極不均勻，降水主要集中在6~9月，尤其集中在7~8月;經資料統計得出，7、8月降水量占年降水總量的54.1%，6~9月降水量占年降水總量的76.2%，12~2月降水量占年降水總量的3.2%。

3.1.2 降水特性

碧流河上游由于地理位置和地形條件，經常受到各種天氣系統的影響，其主要類型有:華北氣旋雨，幾乎每年出現，特點是降水歷時短，雨強較大;臺風雨，出現的次數比氣旋雨少，但一旦出現，雨強很大，范圍較廣，歷時較長;冷鋒(或冷渦)雨，出現次數多，但降水強度小，一般為中到大雨。通過對歷史資料分析發現，碧流河流域凡是發生強度較大的降雨，大多數是由臺風雨造成，如1985年9號臺風，流域壩上平均降水208.1mm，1994年15號臺風，流域壩上平均降水179.5mm，1997年11號臺風，流域壩上平均降水216.9mm;最大日降水量主要集中在7~8月。歷史資料中，最大12h降水量為156.3mm，最大24h降水量為206.0mm;最小12h降水量為45.5mm，最小24h降水量為46.2mm。流域降水歷時一般為1~2日，個別降水歷時也達到3日，且流域暴雨時間大多集中在18h以內。

3.2 蒸發特性

碧流河流域的蒸發觀測采用∮20的蒸發皿和E601型蒸發器。每年5月1日~9月30日，蒸發觀測同時采用以上兩種蒸發器，其余時間均采用∮20的蒸發皿觀測。水面蒸發量的年內分配主要受氣候變化影響，水面蒸發量最小值常發生在12~1月，而最大值常發生在5~6月。水庫原設計壩上水面蒸發量為1305.2mm，實測多平均蒸發量為1404.4mm，實測資料略大于設計值，分析原因應與全球氣候變暖有關。

4、徑流特性

4.1 徑流

4.1.1 徑流的年際變化

由于地形地貌和水文氣象等影響，碧流河流域徑流量的年際變化很大，最大年徑流量為1964年的14.66億m3，最小年徑流量為2002年的1.09億m3，最大年徑流量是最小年徑流量的13.4倍。設計年平均徑流量為7.2億m3，而1951~2003年的多年平均徑流量為6.17億m3，兩者間相差近1億m3。

4.1.2 徑流的年內分配

碧流河流域徑流量在年內分配變化很大，最大洪水及徑流量多出現在7~8月。從53年資料分析得知，徑流的年內分配極不均勻，徑流主要集中在6~9月(汛期)，尤其集中在7~8月;7、8月徑流量占年徑流量的70%，6~9月徑流量占年徑流量的84%，;這一階段的洪水大小將直接影響著枯水季節徑流量多少。對于場次洪水而言，徑流主要集中在降水后的第一天，其入庫徑流規律為:第一日60%左右，第二日15%左右，第三日10%左右，第四、五日為15%左右;因此，在洪量調度為主、洪峰調度為輔的水庫洪水預報調度作業當中，第一日洪水的準確預報和第一日徑流量的科學調度是安全度汛的保證。

5、洪水特性

碧流河流域的洪水均由暴雨形成。汛期洪水除受暴雨特性影響外，還受地理因素的綜合影響，導致各河段洪水特性不盡相同。由于暴雨急，洪水匯流時間短，往往形成峰高、量大的洪水;一次洪水過程一般為3~5日，洪峰出現在集中降水后的12~15h之間。經分析，7~8月洪水發生頻率占全年的87%，且7~8月超過1000 m3/s的洪峰的頻率占整個1000m3/s以上洪峰樣本的93%。碧流河水庫建成后，流域遭遇2次接近50年一遇洪水，即1985年9號臺風和1994年15號臺風形成的洪峰流量各為5320m3/s和5750m3/s。通過對歷史資料分析計算，得出碧流河流域洪水的峰量關系簡化公式為:

QM ≈ a * 800 * W

QM--- 次洪水洪峰流量

a--- 徑流變化系數(W﹤1.5時，a取1.2;W在1.5~3.0時，a取2.0;W﹥3.0時，a取1.5)

W--- 以億立方米為單位的洪水總量

利用現有碧流河水庫小宋屯站洪水資料系列進行洪峰、洪量的頻率計算，將1879年調查得出的7900m3/s洪峰按100年一遇歷史洪水考慮，計算洪峰按不連續系列采用繪線讀點補矩法、洪量按連續系列采用矩法進行頻率計算，線型為皮爾遜Ⅲ型;通過試線，洪峰Cs采用3Cv，洪量Cs采用2.5Cv。計算得出，隨著資料系列的延長，洪峰、洪量系列的均值有所變化，洪峰系列的Cv值有增大的趨勢，洪量系列的Cv值與原設計一致。各頻率洪峰與原設計相比偏小一些，但相差不大;各頻率洪水洪量與原設計相比，減少近13.4%。

6、泥沙

碧流河流域現有2個泥沙觀測站:繭場站和嶺西站，其中繭場站多年平均含沙量為379g/m3，嶺西站多年平均含沙量為437g/ m3。碧流河水庫建成后，地方政府和水管單位特別重視流域的水土流失治理，通過涵養林、小型截沙工程建設等方式，有效的解決了泥沙淤積問題，同時改善了流域內的生態環境。

7、 水質與水污染現狀

碧流河水庫從1989年起，對水庫水質進行監測。庫區內共設4個斷面，7條垂線和15個采樣點，實行長年監測。水庫于6~9月(汛期)每月采樣2次，其余時間每月采樣1次，全年采樣15次。現有監測項目40個，并已全部實現自行監測。經監測得知，水庫內水質總硬度為50 ~90mg/L，PH值為6.5~8.5，總堿度為30~350mg/L。流域內沒有城市和大的工礦企業，僅有幾家金礦，且都采取了相應的排污治污措施。目前流域水質狀況良好，水質達到了國家飲用水I級標準。水庫水質監測水平和手段不斷提高，先后獲得國家質量技術監督局頒發的質量認證證書和中華環保世紀行的高度評價，使大連市成為全國10大優質飲用水城市之一。

8、 結語

如上所述，隨著資料系列的延長，碧流河流域的水文特性發生了一定的變化，10年一周期的階段性多年平均降水逐漸遞減，各頻率洪水的峰和量也比原設計小了一些;目前，水庫進一步加強了水土流失治理和生態環境建設等水源保護的力度。流域內植被良好，河流含沙量小，水質優良，水土保持效果明顯。

作者簡介:

曲藝:男，遼寧大連人，工程師;單連君:男，遼寧大連人，工程師;王忠瑞:男，遼寧大連人，高級工程師 ;牟寶權:男，遼寧大連人，高級工程師。