山西省垣曲县李家河引水工程引水量分析计算

柴海东，张琳

（山西水务工程项目管理有限公司，山西太原030002）

山西省垣曲县李家河引水工程引水量分析计算

柴海东，张琳

（山西水务工程项目管理有限公司，山西太原030002）

介绍了西阳河和李家河引水工程的基本情况。通过计算降水量、地表径流以及基流，得到引水工程坝址上游的来水量，并对来水量进行了月分配，扣除下游生态用水、蒸发渗漏损失水量后，得到不同保证率情况下引水工程的可引水量。通过分析，认为李家河引水工程引水后不会对流域其他用水户的用水造成影响。

引水工程；引水量；径流

1 基本情况

西阳河[1]是黄河的一级支流，发源于沁水县南部的下川村，流经垣曲县历山、英言、蒲掌、窑头，最终注入黄河，全长53 km，流域面积343.4 km2，在垣曲县境内长46 km，面积232.9 km2。

为缓解垣曲县县城用水紧张的局面，垣曲县发改委批复在西阳河上李家河村北修建引水工程，通过拦水溢流坝抬高水位，将水引入输水隧洞，再经涵洞、倒虹吸把水并入后河水库向县城供水隧洞，最终到达县城自来水厂，输水工程全长17 km。引水工程设计引水流量0.35 m3/s，年设计引水量1 104万m3。坝址上游流域面积为202.2 km2。

2 来水量计算

在设计流域和上下游附近没有径流观测资料，所以按照无资料地区对径流量进行计算，径流量通过年降水推求，本次计算主要依据《山西省水文计算手册》（以下简称《手册》）[2]。

2.1 年降水量计算

根据《手册》中的年降水量（1970—2008年）均值等值线图，西阳河流域多年平均年降雨量为707mm。

2.2 设计年径流计算

（1）地表年径流均值计算。①等值线法，查《手册》得到设计流域地表年径流深为80 mm。②幂函数模型法。设计流域处于山西省水文分区东区，查得分区参数2.72。李家河坝址上游流域面积为202.2 km2，查《运城市水文下垫面产流地类图》并经过量算，得到灰岩森林山地面积为30.41km2、变质岩森林山地面积为171.79 km2，设计流域森林覆盖、植被条件较好，地类参数均取上限值，分别取值5.0、45.0mm。经计算，得到流域多年平均相对年降水量为1.39。流域多年平均地表年径流深为96.3 mm。③双曲正切模型法。灰岩森林山地下垫面参数取下限值2 400 mm，变质岩森林山地下垫面参数取下限值1 000 mm。经计算，得到流域多年平均地表年径流深为86.41 mm。

3种方法计算的年径流深分别为80、95.47、86.41 mm。等值线法成果一般只作参考，对于重要工程均采用模型法成果，从供水安全角度考虑，设计流域地表年径流深采用双曲正切模型法计算结果值86.41 mm。

（2）基流均值计算。采用模型法计算基流均值，查得灰岩森林山地地类参数为11.0 mm，流域多年平均无效相对年降水为0.9；变质岩森林山地地类参数为96.0 mm，流域多年平均无效相对年降水为0.8。经计算，得到流域基流均值为47.85 mm，可换算成流量311.06 L/s。查《山西省清泉水流量调查成果》可知，2009年4月5日测得西阳河上北庄村铁索桥下断面处（位于本工程坝址下游约1.3 km处）清水流量为331.4 L/s，与采用模型法计算得到的设计流域基流比较接近。所以，本次模型法计算基流结果比较可靠。

（3）年径流均值计算。经计算，得到设计流域年径流均值为134.26 mm、设计流域年地表径流量均值为1 747.21万m3、设计流域年基流量均值为967.53万m3、年径流量均值为2 714.74万m3。

（4）年径流变差系数计算。查《手册》得到流域年降水变差系数0.2、年径流系数0.19，同时查表得到东区水文分区参数。经计算，得到流域年径流变差系数为0.57。

（5）年径流偏态系数计算。年径流倍比值为2.66，经计算，得到年径流偏态系数为1.51。

（6）设计年径流计算。查《手册》得到皮尔逊Ⅲ型曲线离均系数值，并计算设计频率的年径流，计算结果见表1。

表1 设计年径流计算结果

（7）设计年径流月分配。设计流域植被覆盖较好，基流平均分配至12个月，年均基流量为967.53万m3，每月分配80.63万m3。

除基流外的其余径流采用水文比拟法进行月分配，选用王家河泗交水文站作为参证站，参证流域的降水、气温、蒸发、地质、地貌及植被与设计流域均比较接近。其年径流（1970—2008）特征值与设计流域特征值对比，见表2。

表2 参证站与设计流域年径流特征值对比

设计流域年径流各月分配结果，见表3。

表3 设计流域年径流各月分配

3 可引水量计算

计算可供水量时，需要考虑下泄生态用水和坝址库区蒸发、渗漏损失水量。

3.1 生态用水

设计流域的多年平均年径流量为2 714.74万m3，生态用水按多年平均年径流量的10%计，为271.44万m3，每月生态用水量22.62万m3。

3.2 蒸发损失

蒸发损失计算公式为：

式中：WE为年均蒸发水量（万m3）；E水为年均水面蒸发量（mm），查《手册》取值1 923.5 mm；E陆为年均陆面蒸发量，为年降水与径流差值（mm），取值572.74mm；α为换算系数，取0.6；F为年均水面面积（km2），取值0.16。

由式（1）计算，可得年蒸发损失量为9.30万m3。参考《手册》中垣曲水文站各月水面蒸发量比例关系，对蒸发损失进行月分配，分配结果见表4。

表4 蒸发损失水量月分配万m3

3.3 渗漏损失

库床为砂泥岩地层，地质条件良好，无邻谷渗漏，坝基坝肩均进行防渗措施处理，每月渗漏损失水量按总蓄水量的1%计，则月渗漏损失为0.16万m3。

3.4 可引水量

各月来水量扣除生态用水、蒸发损失水量和渗漏损失水量后，若剩余水量比设计月引水量大，则按设计引水量引水；若剩余水量小于设计月引水量，则剩余水量即为可引水量。各保证率情况下，李家河引水工程可引水量见表5。

TV671；TV214

B

1004-7328（2016）06-0048-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2016.06.015

2016—07—28

柴海东（1990—），男，硕士，助理工程师，主要从事水资源论证与水土保持设计工作。