偏岩河流域木孔水文站以上径流还原计算分析

叶人源，何 凤

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

水文径流资料是进行水文预报、水文水利计算和维持生态环境良性发展的重要依据［1］。由于人类活动因素的影响，水文测站的实测径流已不能代表天然径流的实际情况，要想得到水文站的天然径流，必须进行还原计算［2］。

偏岩河是乌江中游左岸一级支流，木孔水文站位于偏岩河中游，受上游人类活动的影响，木孔水文站实测径流资料小于天然径流。本文通过分析上游城镇及农村生活用水、农田灌溉用水、电厂取水对木孔水文站径流的影响，采用逐项分析法对木孔水文站的实测径流资料进行还原计算［3-4］，以期对偏岩河流域水资源开发利用提供参考。

1 流域和测站概况

1.1 域概况

偏岩河位于贵州省金沙、遵义两县交界处，发源于贵州省金沙县桂花乡的菖蒲塘，流向东南，于遵义县三合镇两河口汇入乌江，全流域集水面积2243 km2，主河道长140km，主河道平均坡降为3‰，多年平均径流量为9.39 m3。河源至西洛河口为上游，西洛河口至牛栏河口为中游，牛栏河口以下为下游。该河水系发育，呈树枝状分布，有一级支流15条，其中流域面积在100km2以上的一级支流有底水河、乐民河、西洛河、龙塘河、花滩河。

1.2 站情况

木孔水文站于1983年设立，由原下游石牛口水文站上迁，是长江流域乌江水系一级支流偏岩河控制站，是省级重要水文站。该站位于金沙县木孔乡新江村，控制集水面积999km2，测站高程约为720m，现有1984～2017年的水位、流量等观测资料。

石牛口水文站位于金沙县官田乡的偏岩河下游河段，于1956年1月设立，为基本水文站，控制集水面积2182km2。测验河段内无弯道、急滩，河床较稳定。因受乌江渡水电站水库蓄水影响，石牛口水文站于1979年撤销，共具有1957～1978年的水位、流量等观测资料。

2 木孔水文站资料插补延长

2.1 孔水文站1979～1983资料插补延长

木孔水文站有1984～2017年共计34年的径流系列资料，石牛口水文站有1957～1978年共计22年的径流资料系列。为提升木孔水文站水文资料的代表性，采用下游的石牛口水文站流量资料对其进行展延。由于石牛口水文站仅有1957～1978年的实测径流资料，直接用其对木孔水文站资料延长后仍然缺少1979～1983年5年的资料，故还需要通过其他邻近水文站资料进行插补延长。经分析，木孔水文站1984年5月～2009年4月共计25年的水文资料与邻近乌江支流湘江上的湘江水文站1984年5月～2009年4月共计25年的水文资料相关性好，具有线性相关关系，故通过收集到的湘江水文站资料对木孔站缺测的1979～1983年共5年的流量资料进行插补延长，两站年流量相关关系如图1所示，其一元线性相关性方程式为Y=1.21 +1.52 R2=0.665

2.2 孔水文站1957～1978年资料延长

经分析，木孔水文站以上流域面雨量为997.5 mm，石牛口水文站以上流域面雨量为992.4mm，两站面雨量基本一致，所以石牛口站流量资料可应用于木孔水文站。将石牛口水文站1957～1978年的流量资料按面积比的修正系数（K=0.458）修正后，组成木孔水文站1957～2017年的流量系列资料。

3 木孔水文站资料还原［5-6］

木孔水文站位于偏岩河干流中游，测站以上流域内有金沙县县城、安底、泮水等人口较为密集的地区，还有黔北发电厂等用水大户，且流域农田灌溉工程较多，用水对径流过程有一定的影响。

3.1 城镇综合及农村人畜饮水耗水计算

木孔水文站以上流域2017年城镇居民人口为14.09万人、农村人口为24.52万人，城镇化率为36.5%。2017年，该流域城镇居民综合用水量为185m3／（人·a），农村人口综合生活用水量约为23m3／（人·a），计算出年总用水量为3171万m3。1957年，木孔水文站以上流域内城镇人口为6.03万人，农村人口为17.2万人，城镇居民综合用水量按95m3／（人·a）计算，农村居民综合用水量按15.5 m3／（人·a）计算，计算出总用水量为839万m3。1957～2017年，木孔水文站以上流域城镇及农村综合用水量为839～3171万m3。城镇用水耗水量按用水量的20%计，农村用水耗水量按用水量的90%计，由此计算出该流域1957～2017年城镇及农村耗水量为355～1029万m3。

3.2 黔北发电厂用水耗水计算

黔北发电厂和茶园发电厂是偏岩河上2个直接从干流中取水的用水大户，需分析其取用水对径流资料的影响。

黔北发电厂位于贵州省金沙县城东北约3km处，属大型坑口电站，有4×125MW机组和4×300 MW机 组，4×125MW机 组 从 偏 岩 河 取 水，4×300 MW机组分别从偏岩河和小洋溪水库取水。4×125 MW机组工程于1997年4月18日正式开工，1＃机组 于1998年10月31日 移 交 生 产，2＃、3＃机 组 于1999年投产，4＃机组于2000年1月16日投产。4×300MW机组工程于2001年11月25日正式开工建设，1＃机 组于2003年3月5日开始投产发电，2004年9月29日全部工程完工。

茶园电厂（黔北发电厂“上大压小”异地新建一期工程）位于金沙县茶园乡三和村中坝，于2016年正式运行。现有一期2×600MW机组，分别从偏岩河桂花河段及胜天水库取水，偏岩河取水量为895万m3，胜天水库取水量为404万m3，年总取水量为1299万m3。

对黔北电厂和茶园电厂的还原计算是从偏岩河取水量扣减退水量后的耗水量加上小洋溪水库和胜天水库的二次调节后扣减退水量后的耗水量。经计算，1998～2017年，电厂总取水量为170.3～3127.1万m3，总退水量为61.1～1288.5万m3，总耗水量为109.2～2355.4万m3。

3.3农田灌溉用水耗水计算

经调查统计，木孔水文站以上流域内2017年实际灌溉面积为10.18万亩（水田4.83万亩、旱地5.35万亩），农田灌溉耗水只考虑水田耗水。根据调查，2017年灌溉水利用系数采用0.45。若各年灌溉水利用系数按年均降低率0.2%计算，1957年灌溉水利用系数为0.40。1957年，渠控实际灌溉面积为13796亩，水田夏季种植水稻，冬季复种油菜。根据调查，当地油菜仅水田复种地有灌水习惯，旱地复种地未进行灌溉，水田复种指数约为1.2。

在计算灌溉用水量时，没有整改的水稻灌溉制度为“浅、深、浅”模式，2014年后的水稻灌溉制度为“薄、浅、湿、晒”模式；灌溉定额根据金沙气象站降水量、水面蒸发量等资料确定。采用“浅、深、浅”模式计算出水稻多年平均灌溉定额为322m3／亩，P=80%的灌溉定额为351m3／亩；采用“薄、浅、湿、晒”模式计算出水稻多年平均灌溉定额为280m3／亩，P=80%的灌溉定额为319m3／亩。油菜多年平均灌溉定额57.2m3／亩，P=80%的灌溉定额为64.7m3／亩。经计算，该流域1957～2017年农田灌溉供水量为1125～3823万m3，灌溉耗水量为743～2524万m3。

4 还原结果合理性分析

4.1 计算结果

木孔水文站以上流域径流还原计算结果如表1所示。

4.2 果分析

由表1可知，木孔水文站径流资料还原后，年平均流量为13.153／s，比还原前增加0.943／s，折算增加径流深29.8 m，站址处天然径流深为415.2 m，与等值线图相吻合。径流资料还原后，年径流统计参数Cv不变，枯水期（11月～次年4月）和最小月的Cv均略显偏小。由此可见，人类活动影响致使样本系列离散程序加大，符合流域实际情况。另外，还原前，木孔水文站最小月平均径流量为3.433／s，还原后最小月平均径流量为3.833／s，增量为0.403／s，符合流域实际情况。

5 结语

木孔水文站以上流域受人类活动影响较大，必须对木孔水文站测站断面以上的径流资料进行还原，才能作为水资源开发利用的依据。木孔水文站径流资料还原采用分项还原法，通过实际调查、收集大量资料，逐一分析计算了各项影响木孔水文站径流的耗水量，得到了天然情况的径流。还原后的径流资料可以广泛应用于工程水文计算中。