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简析洮河红旗水文站水沙特征

时间:2011-05-07作者:王海荣来源:中国论文库
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  摘要:根据1955-2009年实测水文资料分析,流域内降水主要集中在6-9月,约占全年降水量的73.5%;蒸发量受观测场外围高杆作物的  影响,呈逐年减小的趋势;径流的年内变化

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  摘要:根据1955-2009年实测水文资料分析,流域内降水主要集中在6-9月,约占全年降水量的73.5%;蒸发量受观测场外围高杆作物的

  影响,呈逐年减小的趋势;径流的年内变化不均匀,主要集中在6-10月,来水量占年来水量的65.2%,径流的年际变化受降水量减少、灌区引水

  等人类活动的影响呈递减趋势;洪水多由上游降水和区间暴雨形成,主要发生在主汛期,洪水过程涨落缓慢;泥沙的年内分配极不均匀,汛期

  6-9月来沙占全年的99.0%,随着洮河流域梯级电站的相继建成,将使洮河泥沙急剧减少。

  关键词:水沙特征;分析;红旗水文站;洮河

  1测站概况

  红旗水文站是洮河流域的把口站(图1),设立于1954年1月,属国家重要水文站,位于东经103°34′北纬35°48′。测站海拔1 750 m,

  控制面积24 973 km2,距离下游刘家峡水库27 km。该站测验河段顺直,左岸为陡岸,基本断面上游500 m、下游300 m处均有弯道控制,河床为

  砂砾质,断面比较稳定,常年观测水位、流量、含沙量、降水、蒸发、水温、气象辅助项目等;多年平均流量143 m3/s,多年平均径流量44.93

  亿m3,多年平均悬移质输沙量2 456万t,实测最大洪峰流量2 360 m3/s,多年平均降水量311.1 mm,年均水面蒸发量1 051.0 mm,年均气温约

  9.0℃,最高气温36.9℃,最低气温-22.5℃。

  由于红旗水文站离刘家峡水库较近,其分析结果对水库的安全运行和发挥更大的经济效益有重要意义。2降水、蒸发特征分析由于受东亚大

  陆季风气候的影响,降水量年内分配极不均匀,其特点是汛期降水量大而集中,春季雨水少而不稳,冬季雨水甚少的特点。汛期连续最大4个月

  降水量发生在6-9月占年降水量的73.5%;其中以7、8月最为集中占年降水量的45.9%。冬季3个月(12-2月)降水量占年降水量的1.06%;连续最

  枯5个月降水量(11-3月)占年降水量的3.69%。多年平均降水量311.1 mm,最大年降水量490.3 mm(1964年),最小年降水量188.5 mm(1980

  年),年极值比为2.60,年降水量变差系数Cv=0.22,年际变化幅度较小,逐年变化过程相对稳定。

  红旗站蒸发量是以E-601蒸发器观测获得,利用1955-2009年共55站年资料,统计计算多年水面蒸发能力1 051.0mm,年蒸发量变差系数

  Cv=0.10,说明系列离散度小较。最大月蒸发量出现在7-8月份,最小月蒸发量出现在12月份。由于红旗站气象观测场外围均为耕地,随着灌溉

  面积的增大以及种植高干玉米、葵花和红枣树土地面积地增多,相对减小了风力,年蒸发量呈现出逐年减小的趋势(图2)。3径流特征分析3.1

  径流的年内分配径流的形成受降水特性及下垫面条件的制约。其年内分配受河流补给类型、流域自然地理特征及干湿条件的影响,差异较大,

  年内分配极不均匀。最小月径流量出现在1-2月,这一时期为枯季径流,1-3月来水量占年总量的9.64%;4月以后气温明显升高,流域积雪融化

  和河网储冰解冻形成春汛流量显著增大,4-5月正值春灌时期,来水量占年来水量的10.7%,6-10月来水量占年来水量的65.2%,该时段是流域降

  水较多且集中的时期,也是河流发生洪水的时期,11-12月来水量占年来水量的14.5%,为河流退水段,流量逐渐减小。

  红旗站多年平均径流量年内分配过程如表1所列。

  3.2径流的年季变化径流年际变化的总体特征常用变差系数Cv或年极值比(最大、最小年流量的比值)来表示。Cv值大表示径流的年际丰枯

  变化剧烈,对水资源的利用不利。红旗站的Cv值为0.32,年极值比为4.13,多年平均径流量为44.93亿m3,最大年径流量为95.09亿m3,发生在

  1967年,与多年平均比为2.12;最小年径流量为23.00亿m3,发生在2002年,与多年平均比为0.51,说明红旗水文站年径流变化相对稳定。

  3.3不同年代径流丰枯变化情况

  通过对1955-2009年55站年的年径流量资料按照不同时期进行计算,得出该站1955-1969年为丰水段,1970-1989年为平水段,1990-1999年

  为枯水段,2000-2009年为偏枯年代,期间也有个别年份偏丰,但总体呈现出偏枯的3.4径流变化趋势通过对红旗站1955-2009年径流量资料进行

  计算分析后,得出该站年径流量1955-1966年呈增大趋势;1967-1974年持续偏少;1975-1986年处于较为稳定状态,随后递减波动到1993年;

  1994-2002处于谷底;2003-2009年有上升迹象,接近均值线。该站的年径流变化呈递减趋势,且在1986年后特别明显(图3)。

  4洪水特征分析

  洪水按其成因分为暴雨洪水、泥石流洪水、冰凌洪水和融雪雨雪洪合型洪水等。而暴雨洪水可分为短历时局地暴雨洪水和大范围洪水。通

  过对红旗站1955-2009年洪水资料进行计算分析后,得出该站的洪水大多属于大范围洪水,且多发生在6-9月(占87.3%),主要发生在8-9月(

  占51.0%)。历史最大洪峰发生在1964年7月23日,峰值为2 370 m3/s。年最大一场洪水发生在5-10月的统计次数如表3所列。

  以典型年1967年9月一场降雨洪水过程为例说明,从8月1日2:00-9月30日20:00,降雨量为72.2 mm,降雨历时210 h。洪水持续时间在30

  d以上,洪峰流量为1 370 m3/s,洪水总量23.67×108 m3。锋前降水较多,峰后单日降水量大,洪水过程涨落缓慢,峰型为肥胖型,属大范围

  洪水(图4)。5水质分析河流水化学特性主要受气候、水文、地质、环境和人类活动等因素的影响。通过对红旗站水质资料的统计分析,其矿

  化度、总硬度、溶解氧存在季节性变化。夏秋季节矿化度低,冬春季节矿化度高;总硬度和溶解氧随着水量的增大而减小,汛期(5-10月)占

  年均值的百分数分别为45.2%和42.5%;

  非汛期(11-4月)占年均值的百分数分别为54.8%和57.5%。

  多年平均矿化度422 mg/L,总硬度216mg/L,溶解氧8.32 mg/L。

  水质良好为Ⅱ-Ⅲ类。

  6泥沙特征分析

  6.1输沙量的年内变化输沙量由于受暴雨、降水特性及流域下垫面因素的影响,年内分配极不均匀,变化规律是汛期大,非汛期小。历年1

  -4月的输沙量占年输沙量的1.98%,汛期(5-10月)的平均输沙量占年输沙量97.8%,其中6-9月的输沙量占全年输沙量的89.8%,8月输沙量最大

  ,占全年的36.0%。1979年为大沙年,汛期6-9月来沙占全年的99.0%,8月输沙量占全年输沙量的77.3%。

  6.2输沙量的年际变化

  红旗站多年平均悬移值输沙量为2 456万t,历年最大输沙量发生在1979年,其值为6 950万t,最小输沙量发生在2009年,其值为13.7万t,

  最大最小年输沙量之比为507.3,历年输沙量系列的变差系数Cv=0.77。1970年以前,该站水沙变化趋势基本一致;1970年以后,输沙量没有随

  水量的增加而增加,反而呈急剧减少趋势。随着洮河流域梯级电站的相继建成,在未来一段时间内输沙量将逐年减少(图5)。

  7结语

  (1)流域内降水主要集中在6-9月,约占全年降水量的73.5%;蒸发量受观测场外围高杆作物的影响,呈逐年减小的趋势。

  (2)径流的年内变化不均匀,主要集中在6-10月,来水量占年来水量的65.2%,径流的年际变化受降水量减少、灌区引水等人类活动的影

  响呈递减趋势。(3)洪水多由上游降水和区间暴雨形成,主要发生在主汛期,8-9月份(占51.0%),洪水过程涨落缓慢,峰型均为肥胖型。

  (4)泥沙的年内分配汛极不均匀,期6-9月来沙占全年的99.0%;洮河流域梯级电站的相继建成,使洮河泥沙急剧减少。

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