小型水库工程径流量计算方法的比较与应用

宁博赵 彬

（安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230088淮河水利委员会治淮工程建设管理局 蚌埠 233001）

小型水库工程径流量计算方法的比较与应用

宁博赵 彬

（安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230088淮河水利委员会治淮工程建设管理局 蚌埠 233001）

水库年径流计算是确定水库规模大小的一项重要前期工作。小型水库工程由于控制集雨面积较小，一般没有实测的水文资料。在与传统方法进行比较的基础上，采用年降水径流相关法，充分利用邻近地区的水文资料、该地区已有的少量资料以及本地区水库工程运行的实际资料综合分析，合理确定某小型水库工程的年径流计算成果。

小型水库工程径流量降水径流关系

1 引言

水库径流量的计算是一项很重要的前期工作，它直接关系到水库规模的大小。小型水库工程由于控制集雨面积较小，一般没有实测的水文资料。对于这种情况，一般可采用以下几种方法：（1）由降水量资料入手进行计算；（2）水文比拟法，按照缺乏实测资料的情况进行计算；（3）等值线图法，按照缺乏实测资料的情况进行计算；（4）年降水径流相关法，按照具有短期实测资料的情况进行计算。本文采用年降水径流相关法，充分利用邻近地区的水文资料、本地区已有的少量资料以及本地区水库工程运行的实际资料，进行多方法的径流量分析计算，最终合理确定某小型水库工程的径流量。

2 里坳水库附近区域概况

里坳水库位于江西省兴国县高兴镇水口村上游，坐落于平江水系氵岁水下游支流，坝址以上集雨面积0.773km2，河长1447m，平均坡降75.2‰，拟扩建为以灌溉为主，兼顾灌区农村人畜饮水的小（2）型水库。周围地区可搜集到资料的水文测站是：兴国、长竹、六科3个降水量站和东村、桥下垅2个水文站。

搜集的降水量、流量等资料部分来源于经江西省水文局（原江西省水文总站）逐年整编、审核的水文年鉴、小河站水文资料；部分来源于赣州市水利电力勘测设计研究院（原赣州地区水利电力勘测设计队）编纂的地区水文特征资料。资料整理过程中发现：降水量资料具有较长的连续系列，大多数测站具有23年～37年不等的连续资料，桥下垅除外（为9年）；流量资料不具有较长的连续系列，东村有连续15年的实测资料，桥下垅有9年。此外，兴国、长竹、东村、桥下垅各测站均缺少1988～2002年的水文资料，近期连续系列的年数较短为9年（2003～2011年）。

3 计算方法

3.1 方法比较

由降水量资料推求的具体做法是：首先借用邻近兴国站的连续长期降水量资料（1951～1987年）按全年降雨量进行排列及频率计算；然后根据不同的设计保证率找出对应的典型枯水年；最后利用东村站1967～1981年降水量、流量资料求得相应典型代表年的年径流系数，由此得到坝址不同保证率的年径流深。计算结果显示，因兴国站无同期流量资料，借用的东村站资料与兴国站资料也不同步，所以典型代表年的年径流系数无法准确确定，有些甚至无法求出。由此导致某些设计保证率下的年径流深无法求出（如75%、80%），有些偏差较大（如95%下的设计年径流深588.2mm，反而高于90%下的设计年径流深560.4mm）。

采用水文比拟法时可选择本流域附近的桥下垅水文站作为参证站（因里坳水库的集雨面积（0.773km2）与东村站的集雨面积（579km2）差别很大，导致计算结果偏差较大），将其径流特征值推算至里坳水库所在流域。水文比拟法只能得到坝址多年平均径流深，无法得到不同设计保证率下的年径流深，所得结果无法满足水库设计频率大于50%时的要求。

等值线图法是通过查阅多年平均年径流深等值线图，年径流深变差系数Cv等值线图，不同频率年降水量、年径流深查算曲线来推求坝址不同设计保证率的年径流深。等值线图法可以满足里坳水库设计频率大于50%的要求，但设计频率仅限于75%、90%和99%，使用受到一定限制；同时，其难以反映小流域径流深变化规律的固有缺陷，使得在查表估值过程中存在一定的误差。

降水径流相关法借助流域附近东村站或桥下垅站的流量资料，分析其降水径流关系后移用至设计流域，然后利用设计流域的降水量资料推求坝址不同设计保证率的年径流深。初步计算结果显示，因东村站作参证站时的降水径流相关系数（0.77）小于桥下垅站作参证站时的相关系数（0.84），东村站作参证站时计算结果偏差较大，故参证站选择桥下垅站较为适宜。

3.2 计算方案的确定

通过比较各种计算方法，采用降水径流相关法推求坝址不同设计保证率的年径流深，选用桥下垅站作为参证站。首先，利用桥下垅站（1982～1987年，2003～2011年）的实测降水量资料和径流量资料建立桥下垅站年径流量与年降水量之间的相关关系；然后，利用设计流域附近长竹、六科和兴国三个降水量站1965～1987年的降水量资料，确定里坳水库所在流域平均面降水量后，将已经建立的降水径流关系移用至设计流域，由此得到设计流域同期的年径流量；最后，对上述结果进行修正，除了考虑到流域降水量的地区差异，即用设计流域平均面降水量和桥下垅站多年降水量平均值之比进行修正外，还采用了综合修正系数以使径流计算成果符合地区分布规律。计算结果和等值线图法所得结果进行比较。

4 径流量计算

4.1 径流系列及代表性分析

由上述计算方案可以推算获得里坳水库坝址1965～1987年共23年的径流系列。

为了检验这一系列的代表性，根据资料条件采用长短系列对比的方法，选择同一气候区内、下垫面条件相似的兴国站1951～1987年共37年的年降水量系列作为参证变量来进行比较。首先，计算兴国站长系列N年（1951～1987年）的统计参数：N=37，P37=1499mm，Cv37=0.23；然后，计算兴国站短系列n年（与里坳坝址同期的1965～1987年系列）的统计参数：n=23，P23=1497mm，Cv21=0.23。因两者的统计参数基本一致，认为兴国站年降水量的23年短系列在长系列37年中具有代表性，从而认为里坳水库坝址23年（1965～1987年）的年径流深系列也具有代表性。

4.2 计算成果

取推算得到的里坳水库坝址1965～1987年径流深系列作为坝址径流深连续系列，据此用频率法计算，径流统计参数采用P-Ⅲ型曲线适线法确定。里坳水库径流计算成果见表1。表中结果显示，与等值线图法结果相比，两者基本吻合。

表1 坝址不同设计保证率年径流深表

4.3 成果合理性分析

里坳水库地处平江流域，运用地理类比法将本次分析得到的坝址年径流统计分析成果与平江流域内的主要水文测站及工程年径流统计参数进行对照分析，见表2。结果显示，里坳水库参数基本符合降水地区分布及径流深等值线地区分布变化规律，故认为里坳水库坝址年径流成果基本合理。

表2 平江流域有关水文站及工程年径流成果表

5 结语

对于没有实测资料的小型水库工程，采用年降水径流相关法确定其径流量是可行的，同时，在最大限度地搜集和使用基本资料方面应注意以下几点：（1）宜采用1/1000～1/2000的地形图量度集雨面积和库容；（2）充分利用水库附近的水文站和降水量站的实测流量和降雨资料；（3）对搜集到的原始资料应确保其真实可靠，对水文系列的特征值应经一定的分析后确定采用值；（4）如果数据系列太短，应尽可能进行插补延长■

（专栏编辑：顾梅）