舟曲水文站水文特性分析

2014-02-20台会选

水利规划与设计 2014年6期

台会选

舟曲水文站水文特性分析

台会选

（甘肃省陇南水文水资源勘测局甘肃成县 742500）

舟曲水文站是白龙江中游的重要控制站，是国家级水文站。水文是水利工作的基础，防汛抗旱耳目，其效益发挥在水利水电建设、交通、环境保护、工农业生产、防汛抗旱、水资源开发利用等方面，是一项服务于整个国民经济建设的基础事业。长期收集舟曲水文站断面以上河段基本水文基本特征资料，通过分析掌握舟曲水文站以上水文要素变化过程及规律，为防汛减灾提供依据，为科学开发、利用、保护白龙江水利、水能资源提供科学依据。

舟曲水文站水文特性分析

1 流域概况

舟曲水文站位于甘肃省舟曲县江盘乡，地处东经104º22′北纬33º47′，设立于1993年5月，距河口距离318km，断面以上控制面积8955km2，是长江二级支流白龙江上游下段的重要控制站。白龙江是长江的二级支流，发源于岷山西段的甘肃省碌曲县郎木寺以西廓尔莽梁北麓。源地海拔4072m，河流全长535km，流域总面积32810km2，西北东南流向。流经甘、川两省的碌曲、若尔盖、迭部、舟曲、宕昌、武都、文县、青川、广元九县市，于四川昭化旧城东北汇入嘉陵江。根据流域特征，河源至舟曲为上游段，舟曲至碧口为中游段，碧口以下为下游段。整个流域夹在迭山山系与岷山山系之间，俗称陇南山地。地势西北高东南低，呈菱形，境内山峦重迭、沟壑纵横，河谷下切甚深。山坡多在35°以上，有些超过75°，成为悬崖峭壁。河道曲折、川峡相间、水流湍急，水力资源极为丰富，是一个典型的高、中山峡谷区，以“山大沟深”著称。气候在流域内分布很不均匀，由东南向西北依次从亚热带湿润气候、暖温带湿润、温带半湿润气候逐渐过渡到高寒湿润气候区。从谷地到高山气候有明显的垂直变化。降水梯度大，中游少，上、下游多，尤其碧口以下雨量骤增，暴雨洪水频繁。岷江是有名的局部暴雨地区。两河口至临江两岸支沟山岭光秃，是白龙江流域泥石沟最密集，水土流失最严重的区域。其中支流北峪河是白龙江中游主要产沙区，水土流失极为严重。其余地区植被良好。舟曲以上山地阴坡分布茂密森林，阳坡草类繁茂，是本省主要林区之一。武都以下多为灌木丛，也分布稀疏树林。

白龙江较大洪水均由长历时大面积暴雨形成，洪水过程肥胖，多为复式峰，峰高量大。一般先出现历时较短、峰形尖瘦、洪量小、泥沙大的洪水过程，后形成历时长、过程肥胖、峰高量大、泥沙少的洪峰过程。每年4月下旬至10月份为汛期，一般4月下旬5月初出现全年第一次洪水，主汛期为7～9月。

白龙江舟曲以上水质良好，舟曲以下水质较上游相对较差。主要支流有：达拉沟、多儿沟、岷江、拱坝河、北峪河、羊汤河、五库河、大团鱼河、白水江、让水河等。

白龙江武都以上修建有许多小型水电站。下游建成于1975年的碧口大型水库坐落在碧口镇上游2km的峡谷之中，总库容5.21亿m3，坝高175m，碧口以下还建有宝珠寺大型水库。

舟曲水文站是香椿沟水文站（设立于1954年）上迁立节（1967年1月上迁立节），因整体山体滑坡于1992年下迁44km在舟曲设立（与立节平行观测至1994年底）舟曲水文站的。舟曲实测最大流量498m3/s，立节站实测最大流量696m3/s，多年平均径流量（立节）23.91亿m3。多年平均年输沙量1.39×106t(立节站)，实测最大含沙量156㎏/m3（立节站）。

2 气象分析

白龙江流域地处青藏高原与四川盆地的过渡地带，地形起伏较大。上游山高林密、寒冷少雨，年平均气温约12℃，年平均降水量约600mm，夏季多短暂的局地阵雨；中游北侧为岷山所挡，南侧有摩天岭屏障，因高山阻挡，水汽不易进入，当青藏高原低涡移入本区时，气流下沉升温，降水水汽条件和动力条件都较差，成为本流域的相对少雨区，年平均气温约15℃，年平均降水量约500mm左右；下游地区处在四川盆地边缘，山口均向东南张开，每年夏季，孟加拉湾暖湿气流穿过横断山，进入盆地，形成降雨。7月太平洋副热带高压西伸北抬以及9月东移南退，西风带形成乌拉尔阻塞高压或巴湖低压，冷暖气流交绥，常出现持续暴雨。下游温湿多雨，暴雨频繁，强度较大，为本流域的主要产洪区。年平均气温约17℃，年平均降水量1000mm左右。

舟曲县地处欧亚大陆腹地，属高山区，气候有明显的垂直变化。海拔较低的河川地带，气候温和湿润，高山地带则较为寒冷。根据舟曲县气象站多年气象观测资料统计，多年平均气温12.7℃，历年极端最高气温38.2℃(1998年6月29日)，极端最低气温-10.2℃（1975年12月14日）。全年无霜期平均为223天，多年平均降水量434.0mm，多年平均蒸发量1975.2mm，历年最大积雪深度3.0cm，最大冻土深度24.0cm。多年平均日照时数1766.3h，多年平均湿度60%，多年平均风速2.1m/s、历年最大风速12.0m/s，相应风向SSE。舟曲水文站地处白龙江上游，属高寒湿润气候区。多年平均气温13.1℃，极端最高气温38.2℃，极端最低气温-10.2℃，多年平均水面蒸发量（E601）727.7mm，多年平均降雨量673.2mm，最大年降水量944.3mm，最小年降雨量487.2mm。

3 水文测验项目

舟曲水文站控制断面的洪水主要由暴雨形成，发生在汛期（5～9月），由于上游为石质山林区，植被良好。径流量年内年际变化不太大，非汛期略为减小，洪水过程略显拖长，峰不高量较大，上游洪水来沙量很小。

舟曲水文站除现有水位、流量、泥沙、降水、蒸发、水温等水文测验项目外，还承担2个委托雨量站的管理，2个定点洪水调查以及甘肃省水文水资源勘测局、陇南市防汛办、武都水文站等单位的水雨情拍报任务。

断面情况：舟曲水文站站址在白龙江右岸阶地上，为黄土砂石层，石层风化严重，成为页岩片状，基础稳固。

4 水文特性分析

4.1暴雨特性

白龙江流域地处青藏高原和四川盆地相接壤的过渡带，流域地形变化幅度较大。从上游往下游，海拔逐渐降低，年降雨量逐渐增加。每年汛期，强盛的西南气流为本区带来充足的水汽，暴雨频繁，整个雨区往往与川北暴雨连成一片。

5月份太平洋副高开始西伸北移，此时雨区主要在川东，但已开始影响本流域中、下游地区。6～7月副高活动较强，流域的甘、川部分地区为强盛的西南气流所控制，850hPa至700hPa多南风和东南风，500hPa则多南风和西南风，为降雨提供了大量水汽。当与来自西伯利亚贝尔加湖南下的冷空气相遇时，便会形成较大降雨。在这种稳定的环流形势和有利的天气系统下，易形成川北地区的大暴雨。6、7、8月多为强度大、历时短的暴雨，一次过程的降雨量主要集中在24h之内；9月份多为连阴雨，雨强小，历时较长。

白龙江上游地区多为短暂的阵性暴雨；中游地区，地面平均海拔2500m左右，南侧有3500m以上的摩天岭、雪顶山，阻挡了700hPa以下水汽的输入，北侧山低，即使南侧有少量的水汽输入，也不易在中游地区停留，故形成白龙江流域的少雨区。虽然该区也会受到川西北江油暴雨中心的影响，该暴雨的长轴为东北西南向，和盆地边坡走向一致，但明显的受九龙山，龙门山的影响，暴雨中心难以越过山岭跨入。

下游地区离川西北江油暴雨中心较近，整个地势向东南倾斜，平均海拔1500m左右，有利于西南气流在此幅合抬升，南侧及偏南侧无大的高山，便于带有大量水汽的南风、偏南风入侵，然后随地形抬升激发释放不稳定能量，极易形成大暴雨，遇冷空气南下时往往会形成高强度的暴雨。暴雨中心在麻柳林～三磊坝～新平一线，有时暴雨中心可推至碧口、草坝、青川、白水街一带。总的来说，白龙江下游属于川北暴雨的一部分，雨量大、强度高、次数频繁。

4.2 洪水特性

表1 舟曲水文特性值表

表2 舟曲水文站特大洪水测洪及报汛方案

白龙江上、中游地区地势较高，又有高山阻隔，暴雨的强度和频数远低于下游地区。上、中、下游不同的气候特点和不同的下垫面条件，造成白龙江上、中、下游各河段的洪水表现出极其显著的差异。上游地区多为短暂的局地阵性暴雨洪水，峰小量小，由于海拔高程较高水汽供应不充分，并且下垫面多为草原及森林，对降水和产流进行再次分配和调节，洪水过程缓涨缓落，大洪水出现的机会很少，洪水过程较长。中游地区，北侧为岷山所挡，南侧为摩天岭，冷暖空气均不易侵入，而入侵后也属于下沉扩散型，对降雨不利，形成不了大洪水，有时出现短暂的阵性雨，易形成泥石流。下游处在盆地边缘，冷暖空气易在此交汇，暖湿空气沿坡面上升，极易降雨，成为白龙江洪水的主要产洪区。由于川西北暴雨的特点是时间短，强度大，形成的洪峰陡涨陡落。当副高北跃较快，有时又被冷空气推下来，形成“拉锯式”，因此洪峰出现的次数较多。8月底～9月份副高东缩南退，形成白龙江第二次降雨过程。副高南退较慢，冷暖空气相持，形成的降雨、洪水过程历时长。若降雨强度稍大就会出现大洪水。进入10月份，洪水出现的次数较少，但地下水补给充足，水量比较丰富。白龙江洪水主要由暴雨形成，洪水的地区分布类似暴雨分布，主汛期为6～9月份。年最大洪峰流量大都出现在7、8月份，最大洪峰及短时段的洪量，主要受暴雨量和暴雨强度的影响。白龙江的洪水过程涨落长则3～4d，短则1～2d。水文特性值见表1。

舟曲水文站属国家级重要站，该站重现期50年一遇流量804m3/s，相应水位1302.36m，以上测洪方案如下，见表2。

（1）水位观测。确保正常观测无漏误，基本断面安排1人守候观测，每次测流开始、结束、峰顶附近观测比降水位。

（2）流量测验。尽量采用水面流速仪施测流量，在流速仪无法施测的情况下，采用均匀浮标或中泓浮标测流，中泓浮标的有效浮标不少于3～5个。