肯尼亚Karimenu II水库径流分析计算

储 唯

(上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概况

肯尼亚KarimenuⅡ水库供水项目位于肯尼亚中部加通都地区的克里克镇，距首都内罗毕约75km，Karimenu河源于阿伯德尔山脉，发源地为茂密的原始森林，是肯尼亚最主要河流塔纳河流域上游的一条支流，水库坝址以上控制流域面积105km2，大坝洪水标准采用100年一遇洪水设计，PMF洪水校核，水库总库容2654万m3，是一座中型水库水源工程。

2 气象

内罗毕气候特点是双峰雨季，大雨季是3～5月，小雨季是10～12月。Karimenu河位于肯尼亚湿润与半湿润区，河道上游发源于湿润区，中游为半湿润区，下游属半湿润半干旱区。

根据KIMAKIA气象站和THIKA气象站统计资料，上游多年平均降水量为1945.0mm，下游为946.9mm；上游多年平均蒸发量为1215.0mm，下游为1665.7mm；上游全年平均气温在14～18℃，下游为18～22℃。内罗毕距海洋约450km，因此没有沿海湿热气候，凌晨空气湿度接近饱和，2、3月晴朗天气的中午湿度往往跌落至50%甚至10%。

3 水文测站情况

Karimenu河干流设有两座水文站，编号分别为4CA19、4CA23，其中4CA19站位于从Gakoe Rural Market Centre到Mahara Rural Market Centre公路跨Karimenu河的公路桥附近，在森林边缘下游约1.0km，控制流域面积75km2，建于1960年7月，1982年12月以后被废弃，1997～2006年又重新起用，但2003～2005年缺测较多；4CA23站位于Karimenu河河口上游，控制流域面积140km2，建于1970年11月，1994～2005年8月数据缺测较多，详见表1。

表1 Karimenu河干流水文站实测流量系列

4 径流分析计算

根据调查，水文站4CA19、4CA23测站上游流域未建大型引、蓄水工程，分洪滞洪工程等，对比两站年、月平均径流，如图1、图2、3所示，可见两站同步观测期内年际变化趋势基本一致，径流系列年内分配情况基本一致。KarimenuⅡ水库坝址大致位于两站中间，气候条件与下垫面情况基本一致，因此水库坝址径流计算可利用上、下游测站实测径流采用水文比拟法按面积比推求。

4.1 水库坝址径流计算

由于4CA19、4CA23两站的实测系列均不连续，存在不同程度的缺测现象，因此需对两测站的实测系列进行插补，本次通过建立两站同步观测系列(1971～1982年)年径流相关关系，对缺测年份的年径流互为插补，并以参证站月分配比例分配月径流，而1994年以后两站实测系列均不完整，难以插补完全，故不予采用，由此得到4CA19、4CA23站自1960年7月～1993年10月跨34年共400个月的径流系列，多年平均径流分别为1.088m3/s、1.673m3/s，多年平均径流深分别为457mm、337mm，区间多年平均径流深284mm，对比坝址上、下游多年平均径流量及降水量，说明Karimenu河流域范围内降水与径流深从上游往下游总体呈递减趋势，因此坝址年径流计算考虑采用上游4CA19站年径流叠加与坝址区间30km2的径流，坝址区间径流由上、下游站之间(65km2)径流按面积比计算，经计算，坝址处多年平均径流深为408mm，多年平均径流为1.358m3/s。

图1 水文站4CA19、4CA23站年平均径流年际变化趋势图

图2 水文站4CA19、4CA23站实测径流系列多年平均月径流

图3 水文站4CA19、4CA23站同步观测系列年径流相关关系

4.2 坝址径流系列代表性分析

将水库坝址的年径流完整年系列32年(1961～1992年)从1992年向前累积平均，如图4所示，当系列年大于25年后，累积平均值相对32年系列平均值的相对误差在5%以内，说明25年以上径流系列的多年平均值趋于稳定且具有一定的代表性，水库坝址的径流系列有较好的代表性。通过水库坝址完整年1961～1992年共32年年径流系列计算径流系列模比系数∑(Ki-1)，点绘年径流量模比系数差积曲线，如图5所示。可以看出，1961～1968年大趋势为上升期，但期间存在多个小的上升期和下降期，1968～1976年为下降期，1976～1983年为上升期，1983～1987年大趋势为下降期，1988～1990年为上升期，1990～1992年为下降期。因此，在1961～1992年的径流系列内包含了多个上升期和下降期，说明该径流系列过程包含了丰、平、枯水年，具有较好的代表性，且呈丰枯交替的周期性变化。

图4 坝址径流累积年(1961～1992年)长短系列平均相对差示意图

图5 水库坝址年径流量模比系数差积曲线

4.3 坝址径流合理性分析

根据1986年《The Long Term Development Plan》绘制的内罗毕第三供水工程区域内的径流深等值线图，如图6所示。坝址以上汇水范围采用面积加权法计算多年平均径流深约440mm，多年平均径流约1.465m3/s。本次计算水库坝址以上多年平均径流深为408mm，多年平均径流为1.358m3/s，较等值线图计算成果略小了7.88%，在工程中更偏安全，径流计算成果符合地区分布规律，年径流成果基本合理。

图6 工程所在区域年平均径流等值线图(单位：mm)

5 结语

文章通过对水库坝址上、下游水文站实测径流系列建立相关关系互为插补，得到上、下游站整32年连续的径流系列，分析流域内径流特性，采用上游站径流叠加区间径流的方法计算水库坝址径流，径流系列具有一定的代表性和合理性，为水库的径流调节计算提供依据，也为类似河流径流计算提供参考。

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