大凌河流域白石水库入库径流演变规律分析

罗海龙

（辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000）

大凌河流域白石水库入库径流演变规律分析

罗海龙

（辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000）

通过对大凌河流域白石水库入库径流量变化趋势及其原因的调查分析，得出白石水库入库径流量减少的初步结论。表明降水量的变化、用水量逐年增加、地下水补给量变化及人类活动使下垫面条件的变化是白石水库入库径流量减少的主要原因。在此基础上，提出一些相应的解决措施，为白石水库水源地的保护和管理提供了依据。

径流量；降水量；用水量；地下水；下垫面

大凌河位于辽宁省西部，南支发源于建昌县黑山北水泉沟，西支发源于河北省平泉县泉子沟，两支于喀左县大城子镇东南汇合，流经朝阳、北票、义县、凌海等市县，于凌海市的南卷河与南井子之间注入渤海。流域总面积 23 263 km2，辽宁省境内流域面积 20 285 km2，河长 435 km，主要支流有老虎山河、牛亡牛河、及西河等。

白石水库位于大凌河干流中下游的北票境内，是一座以防洪、灌溉、供水为主兼顾发电、养鱼等综合利用的大（一）型水利枢纽工程。坝址以上控制面积 17 649 km2，占大凌河流域面积的 76%。

1 白石水库径流变化趋势分析

1.1 多年平均径流变化趋势

白石水库的入库流量中，超过 66%的水量来源于大凌河来水；支流牛亡牛河径流量次之，约占入库流量的 20%左右；凉水河径流量所占比重最小。大凌河径流量的大小直接决定白石水库入库流量的丰与枯。

从 2001—2010 的统计资料来看，大凌河年径流量（朝阳水文站数据）自 2001 年起由 2.686 亿m3逐年减少至 2004 年的 1.197 亿 m3，2005 年来流量增大至 10 年间的最大值，为 3.65 亿 m3，随后又出现了逐年减少的现象，至 2009 年径流量达到 10年来的最低，为 0.685 亿 m3，2010 年水量有所回升，为 1.35 亿 m3。

大凌河站在 1950—1992 年 43 年系列的多年平均径流量为 13.45 亿 m3，而 2001—2012 年 12 年间，按照朝阳站、凉水河站、九连洞站及区间来水之和近似估算白石水库入库多年平均径流量，其值约为 2.99 亿 m3，偏小幅度为 77.75%。

2001—2012 年朝阳水文站、九连洞水文站、凉水河水文站入库年径流量变化见图 1。

图1 2001—2012 年白石水库年径流量及朝阳市用水量

1.2 最大洪水 5 d 洪量的变化趋势

从 1950—2012 年各年份最大洪水 5 d 洪量变化趋势图中可以看出，1950—2011 年间最大洪水 5 d洪量逐步减小。其中，5 d 洪量达到 3.2 亿 m3及以上的洪水共有 11 场，其中 1950—1980 年 31 年间分布有 9 场，1981—2011 年 31 年间分布有 2 场；5 d 洪量达到 1 亿 m3及以上的洪水共有 28 场，其中1950—1980 年 31 年共有 23 场；1981—2011 年 31年仅为 5 场。而 1981—1995 年 15 年共有 4 场，1996—2011 年 16 年仅有 1 场。

因此年最大 5 d 洪量可以说明，在 1950—2011 近 62 年时期内，大凌河白石水库坝址处年径流量变化呈减小的特点，见图 2。

图2 1950—2012 年白石水库 5 d 洪量变化趋势图

2 径流减小影响因素分析

2.1 降水对入库径流的影响

降水是径流产生的直接驱动因素，降水量大小及降水变化趋势在一定程度上也决定了径流的变化趋势。在下垫面和降水空间分布相同的情况下，降水量越大，径流量就可能越大；反之，径流量就会减小。在分析降水对径流的影响时，由于降水的时程、空间分布的变化，很难精确的去计算其对径流的影响结果，但可以从量上粗略地去分析降水对入库径流的影响大小。

根据朝阳水文站 1954—2008 年年降水量资料的统计，将资料系列分为 4个时段。如果不考虑其他因素，降水量的减少导致了天然径流量的降低，对比 1980—1999 年与 2000—2008 年数据，由降水所引起的径流量减少值可达 1.232 亿 m3。从径流变化的动因分析来看，降水减少是入库流量变化的主要原因之一。见表1。

2.2 区域耗水量变化对入库径流的影响

随着大凌河流域区域经济的发展，耗水量也不断上升。以朝阳市年耗水量为例，见图 1，其值逐年上升的趋势很明显：在 2004 年全市耗水量为2.79 亿 m3，2011 年已经达到了 5.65 亿 m3，翻了近2倍。

通过用水定额分析方法，预测整个大凌河流域包括朝阳市在内的各个城市工农业用水量在未来将继续增大，对白石水库入库径流量的削减作用将会更为明显。

表1 白石水库不同时期降水量对天然径流的影响情况

2.3 地下水补给量变化对入库径流的影响

大凌河流域地下水主要由山间岩石裂隙水和河谷平原松散孔隙水构成，还有农田灌溉入渗和山前补给。据估算，大凌河流域平原区地下水资源量为 2.36 亿 m3，山丘区地下水资源量为 7.30 亿 m3。

地下水通过地下径流的方式向河道排泄转化为地表水，同样，河道内的地表水在地下水位下降的时候，将通过入渗的方式补给地下水，以此实现降水、蒸发，径流三水转换的水循环过程。近些年由于降水补给的减少和人类用水需求的增大，该区域地下水位出现了明显的下降情况，见图 3。若发生地表水补给地下水的情况，则大凌河流域的地表径流量将进一步减少。

图3 地下水位累计变化过程示意图

2.4 下垫面条件变化对入库径流的影响

人类活动是下垫面条件变化的主要影响因素，其表现方式包括土地开发利用、林牧业发展、兴修水利工程、城镇化建设、工矿业发展、基础建设等多方面，改变了流域的自然环境，形成了不可逆转的影响，改变了流域下垫面条件，导致入渗、径流、蒸散发等水平衡要素的变化，从而造成产流量的减少，造成入库水量的减少。

白石水库上游建有大型水库 2座，中型水库 2座，小型水库 29 座。除此而外，流域还修建了大量橡胶坝、塘坝、提灌站及石河堰等小型水利设施。由于这些水利工程的蓄水、壅水作用，使水体面积增加，提高了蒸发量，在一定程度上也减小了地表径流总量。

3 结论与建议

3.1 结 论

1）从白石水库入库径流量的实际统计情况可以看出，2001—2012 年 13 年间白石水库入库多年平均径流量，较 1950—1992 年 43 年间的多年平均径流量偏小 77.75%。最大洪水 5 d 洪量发生的频率也在减少。因此，白石水库的入库径流量有明显的减小趋势。

2）年际间降水量的变化对径流量变化的影响十分明显。2000—2008 年由降水所引起的径流量变化与 1980—1999 年相比，减少值可达 1.232 亿 m3。

3）随着白石水库流域的社会经济发展和生活水平的提高，引用消耗的水量不断增加，地下水补给量的不断增加，直接造成入库径流量的减少。

4）土地开发利用、林牧业发展、兴修水利工程、城镇化建设、工矿业发展、基础建设等多方面的下垫面条件变化是造成径流变化的重要原因。

3.2 建 议

1）尽管朝阳地区社会经济发展取得了长足的进步，但仍属于比较不发达的地区，区内工农业生产浪费水的现象还比较普遍，工业用水的重复利用率还较低，特别是农业方面尚有较大的节水潜力。应在不影响当地人民生活水平提高的基础上，改造各种节水用具，推进使用先进的节水灌溉技术，达到互利双赢。

2）尽管降水受大的气候背景变化影响，属自然因素影响范畴，但近年来成熟的人工增雨作业，进行人工干扰气候背景，可适当增加有效降雨。因此，适时在库区内进行人工增雨作业，增加白石水库蓄水量。

3）继续做好开源节流工作，加大库区保水、护水、节水力度，充分利用好现有水利工程，在保证防汛安全的前提下，尽可能多拦蓄过境洪水，广泛开展城市雨洪利用及中水技术研究。

4）加快推进大凌河流域内矿区生态环境综合治理工作，通过边坡治理、场区整平、植被绿化、覆盖土壤等一系列技术措施，使得原被破坏的山体趋于稳定，生态环境得到迅速恢复。

［1］辽宁省水利勘察设计研究院，白石水库初步设计报告［R］.

［2］郝杰，潘家口水库入库径流减小的原因及对策分析［J］.水利水电技术，2007（38）6，8-11.

［3］高诞源，叶寿征，张君友等.水文下垫面分析与分类初探［J］.水文，1999（4）：13-18.

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2014-05-07