第二松花江水文特性分析

摘 要:第二松花江(簡稱二松)為吉林省境內流域面積最大的一條江，占全省總面積的42%，流域內水文站網分布較密集，水資源豐富，利用干流水文站實測豐枯水量、泥沙、冰情等成果分析二松水文特性，對于取水及防洪工程意義重大。

關鍵詞:二松 水文站 水文特性

中圖分類號:TV文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0124-02

1 二松流域水系概況

二松是松花江南源，除540.8km2的面積屬遼寧外，其余全部位于吉林省境內，是吉林省的主要河流。二松發源于長白山天池，海拔高程2744m，由天池流出的水流經闥門外流成為二道白河，習慣上以此為二松正源。二松流域面積為7.34×104km2，河道長度為958km，河道平均比降為0.4‰，流域平均寬度為97.8km，主要支流有頭道松花江、輝發河、鰲龍河和飲馬河等。整個流域地勢東南高、西北低江道自東南流向西北，流經白山、紅石、豐滿、吉林、長春、松原等地縱貫吉林省的中部。流域內年平均降水量比較充沛，水資源較為豐富，特別是上游山區，山高河流坡降陡，對開發水利資源特別有利，根據地形、地貌等綜合條件，可將干流江段大致分為四個區段，即河源江段、上游江段、丘陵江段和下游江段。從河源到二道松花江與頭道松花江匯合的兩江口，為河源江段，江道長388.3km，積水面積18290km2;從兩江口至豐滿水電站壩址，為二松上游江段，長208.1km，積水面積24237km2;由豐滿電站壩址至沐石河口，為二松丘陵區江段，長度190.7km，積水面積9457km2;由沐石河口至二松河口為下游江段，江道長170.9km，區間積水面積21416km。二松流至三岔河附近與自北向南流的嫩江匯合，以下稱為松花江干流。

2 氣候特征

二松流域地處中緯度地帶，東部隔朝鮮半島靠近日本海，西部隔松遼平原與蒙古高原相望，特殊的地理位置決定了流域內大陸性季風氣候。氣候特點是四季分明、雨熱同季。有明顯的四季更替。冬季受西北季風影響處于西伯利亞大陸氣團控制下，嚴寒而漫長;夏季受東南季風影響，濕熱同季，南來氣旋活動頻繁多暴雨天氣。春秋兩季是季風轉換的過渡季節，歷時較短，春季干旱多大風，秋季降溫急驟，多早霜。

二松流域多年平均降水量在550～750mm之間，降水量地區分布由上游向下游遞減，降水多集中在夏季，汛期6～9月降水量約占全年70%～80％，其中7、8月份降水量占年降水量的65%以上，是暴雨發生頻次最多的季節。從流域內28個雨量站的資料統計來看，各種歷時的年實測最大值，絕大多數出現在7、8月份。建國以來的幾個大水年份，如1953年、1956年、1960年、1995年等場次暴雨都是發生在這兩個月。而歷時短、范圍小、雨量大的雷暴雨在6月份也時有發生。

二松流域多年平均(1980年～2000年)蒸發量700mm～800mm(E601蒸發皿觀測值)，干旱指數在1.0～1.5，自上游至下游遞增。一年中春季干燥多風，為蒸發量最大時期，進入汛期以后又逐漸減小，一直遞減，至冬季達到最小。

本區全年寒暑溫差懸殊，春秋兩季短暫，冬季受西北季風影響，處于西伯利亞大陸氣團控制之下，氣候寒冷，日平均氣溫低于零度的期間，一般從11月上旬到翌年3月下旬，長達5個月之久。1月平均氣溫-15.8℃～-18.4℃，7月平均氣溫20.1～22.4℃，年平均氣溫在2.9～4.2℃，其分布大致是由西北向東南遞減。

3 水文站站網

二松流域水文站網分布比較密集，共有水文(水位)站50個，雨量站142個，其中干流6個水文站、2個水位站。設于豐滿以下二松干流的水文測站有吉林水文站、石屯水位站、半拉山子水位站、松花江水文站。松花江水文站建于1932年，1933年11月由偽滿交通部理水調查處設立為水文站，1935年10月斷面下移約90m，站名分別為松花江(一)、(二)站，1945年8月停測。1950年5月由吉林省水利局復設為水位站，斷面下移60m，1952年4月改為水文站，斷面下移90m，1953年4月斷面又下移220m，1963年改由吉林水文總站領導，1966年又將斷面上移250m，1985年補改名為松花江(五)站，高程系統為1956年黃海高程，控制流域面積51500km2。1942年10月豐滿蓄水發電，該站測流受到水庫調節的影響。

4 水利工程

目前第二松花江干、支流上已興建了多個水利水電工程，對徑流調節作用較大的主要是白山、豐滿兩座水電站。

豐滿水庫控制流域面積42500km2，約占第二松花江流域面積的55%。水庫正常蓄水位263.5m，相應庫容92.33×108m3，興利庫容53.5×108m3，是一座多年調節水庫。電站原裝機容量554MW，發電量18.9×108kWh;經豐滿二期擴建后裝機724MW，發電量20.5×108kWh;三期擴建后，總裝機1004MW。由于歷史原因，豐滿大壩在運行中不斷修補和加固，大壩原壩高266.5m，經加高后，現為267.7m。大壩按千年一遇洪水設計，萬年一遇洪水校核。

白山水電站位于豐滿水電站上游約200km的樺甸市境內，距頭、二道江匯口約12km，控制流域面積19000km2，占豐滿以上流域面積的44.7%。該電站1975年正式開工，1983年建成，裝機容量1500MW，正常蓄水位413m，相應庫容53.1×108m3，是一座多年調節水庫，大壩按500年一遇洪水設計，5000年一遇洪水校核。

紅石水電站位于白山電站下游38km處，庫末與白山電站尾水相接，控制流域面積20300km2。該電站于1982年9月開工興建，1985年、1987年4臺機組全部并網發電，裝機200MW。電站正常蓄水位290m，相應庫容1.625×108m3，是一座日調節的徑流式電站。

白山、豐滿電站多年平均入庫徑流量分別為235m3/s和439m3/s，兩水庫均為多年調節水庫，對徑流的調節作用十分顯著，豐滿水庫多年平均天然入庫徑流量139×108m3，扣除上游工農業用水消耗量，多年平均入庫水量132.70×108m3，水庫多年平均出庫水量130.15×108m3。經水庫調節后，改變了徑流的年內分配，一般年份冬季月平均流量由天然狀態下的50m3/s～60m3/s，增加到300m3/s以上。

5 地表水資源

5.1 水資源主要特點

二松送花江站最大年降水量1035.1mm，最小年降水量267.5mm，最大年降水量是最小年降水量的4倍左右，豐水年、枯水年降水量年際變化大。二松流域年內降水量分布集中，年內降水量最大的3個月(6月～8月)降水量占到全年降水量的70%左右，最大月降水量占年降水量的30%左右，年降水量主要集中在6月～8月份，集中程度較高。近40年來流域水資源量變化較為明顯，引起水資源量變化的原因主要是氣候變化和人類活動影響。流域內平均氣溫升高、土地利用格局改變、水利工程的修建等都改變了流域下墊面產匯流特性，改變了水資源的天然時空分布。

5.2 年徑流計算

二松松花江站天然徑流計算，選用1956年～2000年實測資料進行，以松花江站實測流量減去豐滿水庫出流演進至松花江站，得豐～松區間天然流量，豐滿入流演進至松花江，然后加上豐～松區間天然流量，再加上工業、農業及生活用水，得出松花江站天然流量，計算公式如下:

Q(豐～松)=Q松實測-Q(豐出)演

Q松天然=Q(豐～松)天+Q(豐入)演+Q工業、生活、灌溉

再經徑流系列代表性、穩定性分析，最終確定年徑流均值為475m3/s，Cv=0.34，Cs/Cv=2.0，松花江站(天然情況下)不同保證率平均流量成果如表1所示，松花江站各月多年平均年內分配成果見表2。

5.3 枯水徑流分析

受氣候影響，二松流域冬季來水很少，主要靠一些地下水補給，流量很小，枯水期從每年11月中下旬至翌年4月中旬，松花江站枯水期最小月平均流量為66.6m3/s，發生在1971年2月，多年平均枯水期流量為105.7m3/s，未發生過斷流情況。據松花江水文站實測資料進行枯水期流量計算，不同保證率流量見表3。

6 洪水分析

二松流域大洪水主要由暴雨形成，大洪水主要發生在7、8兩月，尤以7月下旬至8月下旬為多。每年7、8月，吉林省處于副高西北部，有利于西南氣流輸送，此間臺風、氣旋活動頻繁，易造成大暴雨。造成二松流域大洪水的暴雨地面天氣系統主要是臺風、氣旋、冷渦和切變線。二松干流洪水多為單峰型，過程線7～11天，一般漲水歷時2～3天，落水歷時7天左右，當幾次連續降水發生時，過程線形狀為雙峰型，過程線歷時一般不超過15天。支流洪水過程線多為單峰型，洪水過程陡漲陡落，歷時3～7天。據吉林省洪水調查，松花江站調查到的歷史洪水年份及順位為1856、1909、1923年，1856年洪水按1856年以來首位洪水處理，重現期定為145年一遇。1856年洪峰為13800m3/s，1909年洪峰為10400m3/s，1995年洪峰為9790m3/s，1923年洪峰為9540m3/s，1953年洪峰為8640m3/s。

洪水經驗頻率采用計算，頻率曲線的線型選用P-Ⅲ型曲線，用矩法初估洪水參數，在初估基礎上用目標函數優選參數，根據試線情況調整參數，最后根據松花江站及地區綜合分析確定洪水參數，確定松花江站設計洪水成果見表4。

7 泥沙

二松是吉林省泥沙較小的河流，泥沙觀測最早始于1935年的吉林站，二松流域已建大型水庫8座，中型水庫40余座，這些水庫阻斷了上游的來沙條件，攔蓄了大量泥沙。

松花江水文站1955年開始有泥沙觀測資料，根據泥沙系列資料統計分析，吉林站、松花江站泥沙特征值見統計表5。

8 冰清

二松豐滿以下河段受豐滿水庫調節影響，豐滿至哨口(吉林市烏拉街滿族鎮)常年不封凍，只在11月下旬到翌年3月中旬有岸冰出現，哨口到松花江水文站自下而上于11月上旬到11月底陸續有結冰現象，12月初到12月中旬陸續封江。松花江站平均初冰日期為11月中旬，終冰日期為4月上旬，最大冰厚1.35m，最大岸冰厚1.55m，最大流冰塊為50m×25m，最大冰速0.96m/s，發生在1974年。

參考文獻

[1]水利部東北勘測設計院，松花江流域防洪規劃，2003年11月.

[2]吉林省水利廳，吉林省河流流域特征值，1988年12月.

[3]吉林省水利廳，吉林省場次洪水.

[4]吉林省水利廳，吉林省洪水調查.

[5]吉林省水文水資源局，松花江流域水文年鑒.