汉江干流汉中水文站旱警流量分析

雷丹玲

（汉中水文水资源勘测局 陕西 汉中 723000）

旱警流量指标是指在维持河流生态系统运转基本流量的基础上，综合考虑断面下游区间生产、生活用水要求，对流域的水文要素进行数理统计，经过整理分析计算而确定的断面生态过流量。由于受全球气候变化影响，我国干旱灾害频次增加、范围扩大、损失加重，给旱区群众生活、工农业生产及生态环境带来严重影响。国家防总决定开展主要江河湖库旱警流量的确定工作，汉中水文站是第一批要求制定完成旱警流量的水文站。这项指标作为正常年份的断面流量控制要求，遇特枯年份，确定江河湖库干旱预警等级，按照水量调度指标管理，并及时启动应急预案，是启动抗旱应急响应级别的重要依据，以满足经济社会发展对水资源的需要。

1 汉江流域概况

汉江发源于陕西宁强县璠冢山，于烈金坝至大安小盆地北纳大林河，河流又进入曲折峡谷，至胡家湾纳玉带河，流至沮水村纳沮水河，至武侯镇出峡，比降为1.25‰。流经勉县进入汉中盆地，穿越南郑、汉中、城固，到洋县黄金峡复入峡谷。该河段长105km，比降从1.0‰～0.5‰，平均0.85‰。流域面积超过10000km2，平均宽116km，中间形成东西长100km，南北宽5km～25km，地面坡度1°～10°的汉中盆地。盆地内良田广布，灌溉事业发达，人口密集，为陕西开发较早的农业区之一，盛产稻谷，号称“鱼米之乡”。汉江流域的主要支流有沮水河、褒河、湑水河、濂水河、冷水河等河流，水资源丰富。汉中地形地貌为汉江滩地、一级阶地和二级阶地，南部为丘陵地带，北部为浅山区，土壤多为沙土、轻壤土和轻粘土，自然条件较好，植被总覆盖率为28.3%，主要灾害为洪灾和旱灾。

2 水文气象

汉中市地处陕西省西南部秦巴山区，属北亚热带季风气候区，秦岭是天然屏障，对汉中盆地气候影响较大，冬季北方干旱气团不易侵入，而夏季湿热气团却易入境，使本区的气候具有温暖湿润、冬无严寒、夏无酷暑、四季分明的气候特点。多年平均气温14.3℃，年极端最高气温38℃，极端最低气温－10.1℃。年日照1776小时，年无霜期246天。

汉中水文站设立于1971年6月，所在地为汉台区汉江大桥断面，是汉江干流的重要控制站之一。流域控制面积9329km2，至河口距离1383km。据多年降水资料统计，降水在时空上分布很不均匀，差异较大，冬春少，夏秋多，多年平均降水量为921.00mm。年均径流量32.9亿m3。1981年8月出现了建站以来最大洪水流量9520 m3/s，也是实测最大年径流量为92.5亿m3；在1979年7月1日出现了实测最小流量1.66m3/s，1997年实测最小年径流量为8.63亿m3，多年平均流量127m3/s。

3 旱警流量确定分析

确定流域干流区域代表站的旱警流量需根据自然地理环境和长期的实测水文资料计算出最大值和最小值以及径流量逐年月分配值。

3.1 径流量年内、年际变化

3.1.1径流量年内变化

径流量的变化特征：汉中站汉江多年月平均流量的年内分配见表1。

从统计表1中得出，1月～4月、11月、12月共6个月，径流量占全年径流量的18.4%；5月～10月共6个月，径流量占全年径流量的79.3%，径流量年内分配不均，主要受气象成因和降雨影响，夏季由于受西太平副热带高压和地面冷空气共同影响，降雨偏多，河道来水量主要由暴雨洪水形成。

3.1.2 径流量年际变化

根据汉中站现有统计资料，对39年的实测年径流量各年代的丰、枯变化进行分析，见表2。20世纪70年代为偏枯水期，80年代为丰水期，90年代为枯水期，21世纪最初10年为平水期。

表1 汉中水文站多年平均径流量及年内分配统计表 单位：亿m3

表2 汉中站各年代平均径流量对比表

图1 汉中水文站年径流量正时序过程线图

图2 汉中水文站年径流量积差曲线图

图3 汉中水文站年径流量累积均值过程线

表3 汉中水文站最小月平均流量频率计算成果表

各年代的平均径流量差距较大，最大时段年径流量均值与最小时段年径流量均值差28亿m3的水量，由此可知，汉江年径流量年际变化为枯、丰、平水期交替变化。

3.2 径流量资料三性分析

3.2.1 代表性

对汉中站1972年～2010年39年径流量资料系列代表性进行分析。

由图1年径流量正时序曲线可以看出，年际径流量变幅较大。由图2差积曲线可以看出，年径流系列中包含了2个完整周期。由图3年径流量累积均值过程线可以看出，在1997年以后，年径流量累积均值逐渐趋于稳定。因此，汉中水文站39年径流系列具有较好的代表性。

3.2.2 一致性

汉中水文站历年河道来水量均由降雨形成，水文站基本断面以上无大中型蓄水引水工程，人类活动对年径流量影响不大，因此该站实测年径流量系列一致性好。

3.2.3 可靠性

汉中水文站属国家基本水文站，流量测验及推求计算方法符合行业规范要求，因此选用资料系列可靠。

3.3需水量分析

3.3.1 上下游区间河段调查用水量分析

汉江汉中水文站下游区间河段有城固县、洋县。

（1）城固县总面积2265km2，总人口50万，耕地面积49.3万亩。通过工农业生产、城乡生活用水调查等，综合需水量为4.80m3/s。

（2）洋县总面积3206km2，总人口43.8万,农用耕地62.1万亩。通过工农业生产、城乡生活用水调查等，综合需水量为4.20m3/s。

上游区间河段汉台区用水调查。汉台区位于汉江汉中水文站控制断面北岸，面积为556km2，人口53.5万人。通过工农业生产、城乡生活用水调查等，综合需水量为6.50m3/s。

上下游区间的工业、农业、生活用水，均不直接从河道里取水。

3.3.2 河道生态需水量

河道生态需水量，即河道生态流量。采用实测系列水文资料用三种方法确定：

方法1：选取断面多年平均流量10%～20%作为生态需水量。

汉江汉中站控制断面多年平均流量（1972年～2010年）为103m3/s，按10%计算生态流量为10.3m3/s。

方法2：取P=90%枯水典型年连续最枯7天的平均流量作为生态需水量，以此分析的生态需水量为4.62m3/s。

方法3：取逐年最小月平均流量的90%保证率流量。

采用汉中站1972年～2010年的月年实测资料系列，在逐年的月年流量资料系列中，挑选最小的月平均流量，组成频率分析计算样本，进行频率分析计算，适线时既要考虑点群趋势，同时还要照顾到曲线中下部点群的分布趋势，在相同的倍比条件下，频率适线后的变差系数Cv值一般要比计算的Cv值大，计算成果见表3。

方法3计算出的90%的汉中站生态流量为7.36m3/s。

3.4旱警流量确定

3.4.1 旱警流量确定原则

在确定控制断面旱警流量时，根据断面所在流域地市经济社会发展状况及断面所在流域水资源开发利用情况，主要考虑断面下游的用水需求；同时既考虑断面现状的用水需求，又考虑断面未来的用水需求。

3.4.2 旱警流量确定

依据不同保证率计算的径流过程，进行供需平衡分析。按照预测分析，汉中水文站城市工业、居民生活需水，灌溉需水均不从河道取水，应不予计算。因此，汉中站的旱警流量即为河道的生态流量值，生态流量三种方法算出来的值不一致，经分析，主要是由于1980年之前的水比较丰，算出的平均流量较大，故方法1算出的生态需水量10.3m3/s；方法2算出的生态需水量7.36m3/s；方法3算出的生态需水量4.62m3/s。综合考虑并与上游石门水库生态需水量3.10m3/s相比较，加之汉江干流来水，综合确定汉中水文站旱警流量为7.50m3/s。

4 旱警流量合理性分析

（1）经对1972年～2010年39年中，年最小流量值小于旱警流量的年月进行统计分析，有19年月最小流量小于旱警流量，占统计年的48.7%，约2年一遇。小于旱警流量月份在1月～7月期间，其中6月出现频次最多，为42.1%，其次为5月，出现频次为31.6%，基本符合陕西省气候特征及工农业生产实际。

（2）根据39年月平均流量资料统计，对各年月平均流量小于旱警流量出现的频次进行统计，各月平均流量小于旱警流量的月份有1月、3月、4月、5月、6月、7月。多为冬春连旱，其中出现频次最多的是6月，占39年的38.5%。在39年里有17年低于旱警流量，占39年的43.5%，约为2.2年一遇。

（3）根据新中国成立后，陕西省1949年～2002年不同地区旱灾统计，从1980年～2002年23年间，陕南旱情出现16次，频次为69.5%，约1.5年一遇。在23年间有9年最小流量低于旱警流量，频次为39.1%，约2.5年一遇，与旱警流量分析结果基本一致。因此，汉江汉中站旱警流量基本合理。

5 结语

（1）汉江汉中水文站控制河段在近39年来，径流量呈现逐渐减少的趋势，且径流量年际变化较大；径流量年内分配不均，径流主要集中在7月份～9月份。

（2）对汉中水文站39年实测径流量资料系列过程进行三性分析，明确了资料系列的代表性、一致性、可靠性是完全符合水文资料规范要求的。

（3）通过对汉江干流汉中站断面上下游用水需求进行调查，对控制断面生态用水进行分析、计算、综合评定，根据旱警流量确定原则要求，最终确定旱警流量为7.50m3/s。遇特枯年份，按照确定的旱警流量，维护河道生态平衡，进行水量控制、调度管理，及时启动抗旱应急预案，为汉中市抗旱减灾，提供有力的技术支撑。