東遼河泉太水文站枯警水位確定分析

徐殿玉，徐 紅，賀路博

（吉林省水文水資源局遼源分局，吉林 遼源 136200）

1 概況

泉太水文站位于吉林省遼源市東遼縣泉太鎮(zhèn)，是遼河流域東遼河干流重要控制站。該站建于1960年6月，1966年下遷4 km更名河清水文站，1992年遷回泉太鎮(zhèn)，流域面積1774 km2，控制河長82.9 km，測驗河段坡度0.148%，順直長約350 m，有河堤控制，河床為礫石。該站所在區(qū)域為大陸季風氣候區(qū)的低山丘陵，年平均氣溫5.2℃，極端最高氣溫為36℃，無霜期為100～150 d，春凍在4月下旬結束，秋霜多發(fā)生在9月下旬，11月至次年3月為封凍期。該區(qū)域河谷切割較深，植被條件一般，森林覆蓋率為40%，河流比降較大，流速較快，河水陡漲陡落。

近年來，受全球氣候變化等因素的影響，極端天氣頻繁出現，干旱災害發(fā)生頻次及影響范圍有逐步加重擴大之態(tài)勢。泉太站年降水量的70%集中在夏季，春季只占15%，易發(fā)生春旱。從多年旱澇分布資料和1960—2011年降水量距平累計曲線分析得出，遼源市旱澇周期約為16年，但近年夏季干旱頻繁出現，2000年及2002年6—7月，雖然已經進入汛期，但泉太水文站河道流量小于1 m3/s天數累計分別達50 d和38 d，其中最小日平均流量分別為0.016 m3/s和0.006 m3/s，接近斷流。該站用水需求主要為農業(yè)灌溉用水，水位持續(xù)偏低，流量持續(xù)減少將對該區(qū)域農業(yè)生產和河道生態(tài)造成影響和破壞。所以，有必要對泉太水文站枯警因素進行綜合分析，確定合理的枯警水位，為抗旱應急提供指標和依據。

2 枯警水位的確定

1）指標類型選擇。泉太水文站至上游遼源水文站區(qū)間無大的支流匯入，其水位的高低能夠反映小梨樹河與東遼河交匯區(qū)間河道補給能力。根據泉太水文站實際情況，其水位較之流量數據更能明確反映河道干枯情況，所以確定泉太站枯警指標為水位。

2）確定原則。依據用水類型及方式，選擇城鄉(xiāng)供水、企業(yè)生產、農業(yè)灌溉及環(huán)境生態(tài)等用水需求作為主要分析因子，來確定枯警水位數值。并取城鄉(xiāng)取水口高程或河段需水流量對應水位等因子的最高值，同時應適當提高一定幅度的超高。

3）用水調查。根據吉林省水文水資源局遼源分局調研，東遼河泉太段具有農業(yè)灌溉取水和生態(tài)用水需求。農村居民飲水和林牧漁業(yè)生產用水主要來源于地下潛水，農業(yè)灌溉在河道進行部分取水。農業(yè)灌溉取水主要發(fā)生在每年5—8月，9月以后不再考慮農田需水量，僅需適當預留一定量的其它作物用水。泉太段河道在每年的11月至次年3月封凍，河道生態(tài)用水僅需考慮4—10月數值。

4）計算方法。農業(yè)灌溉總用水量采用灌溉用水定額與有效灌溉面積的乘積，公式為

式中：Wn——農業(yè)灌溉用水總量，m3；Nm——灌溉用水定額，m3/hm2；A——有效灌溉面積，萬hm2。

農業(yè)灌溉流量為總用水量與灌溉時間的比值，公式為

式中：Qng——農業(yè)灌溉流量，m3/s；Wn——總用水量，m3；t——時間，s。

5）因子分析

a）農業(yè)灌溉用水。統(tǒng)計區(qū)域內農業(yè)灌溉用水情況得出，東遼河泉太段內白泉鎮(zhèn)、泉太鎮(zhèn)農業(yè)灌溉取水單位共11個村，總有效灌溉面積為0.0362萬 hm2，取用水定額 Nm為 9000 m3/hm2，由式（1）計算得總用水量為325.7459萬m3，由式（2）得日平均灌溉流量為0.307 m3/s。

b）生態(tài)環(huán)境用水。河道生態(tài)用水主要功能是維系和保護河流的最基本環(huán)境生態(tài)功能不受破壞，保持河段水體一定的稀釋能力和自凈能力。使用統(tǒng)計區(qū)域內1960—2011年51年的年徑流量系列進行頻率計算，年徑流量統(tǒng)計系列見圖1。按P=90%，選取 1965，2003，2000，2002，1982 年共 5 個干旱年份進行計算，得出7 d最小流量對應水位數據，見表1。選取最大平均流量0.123 m3/s作為河段維持生態(tài)用水的流量。

圖1 泉太站年徑流量統(tǒng)計柱狀圖

6）計算成果?？紤]該河段取水主要為農業(yè)灌溉用水和生態(tài)環(huán)境用水，取兩者流量之和，即Q=0.430 m3/s,對應水位值為229.25 m。考慮其他作物用水及一定超高，初步確定東遼河泉太斷面枯警水位取229.35 m。

表1 泉太水文站連續(xù)7 d最小流量對應水位表

7）合理性分析。泉太水文站多年平均降水量為640.6 mm，枯水年（P=75%）降水量為550 mm，分析得出1956年以來泉太段枯水期為1959—1963 年、1988—1992 年、1995—2003 年[1]。受降雨影響，自1961年以來，泉太站共有9個年份出現低于229.37 m的低水位，占總年份的17.6%，其中2000年以后有3年，重現期約4年，與2000年后旱情發(fā)生頻次基本一致。

泉太水文站上游有楊木水庫、金滿水庫、椅山水庫、白泉水庫共計1座大型水庫和3座中型水庫，總庫容1.576×108萬m3，蓄水可補充河道。如上述水庫確定了旱限水位（流量）時，受水庫調度影響，泉太水文站枯警水位應做相應調整。

3 結語

近年來，我國干旱災害頻次增加、范圍擴大、損失加重，給群眾生活、工農業(yè)生產及生態(tài)環(huán)境帶來嚴重影響?？菥蛔鳛榇_定江河干旱等級的重要指標，同時也是干旱預警的重要依據。泉太水文站是東遼河重點大型水庫二龍山水庫上游最后一個干流水文站，其干旱預警信息可對東遼河水資源合理開發(fā)利用提供重要的依據。

［1］李國浩，戰(zhàn)偉.東遼河泉太水文站降水量分析［J］.吉林水利，2011，（12）.

［2］SL424-2008，旱情等級標準［S］.中華人民共和國水利部.

［3］旱限水位（流量）確定辦法［S］.國家防汛抗旱總指揮部辦公室文件，辦旱一［2011］32號.