松溪供水工程水文特性分析

2016-02-14王伟禄

山西水利 2016年12期

关键词：松溪昔阳县蒸发量

王伟禄

（太原市水文水资源勘测分局，山西太原 030002）

松溪供水工程水文特性分析

王伟禄

（太原市水文水资源勘测分局，山西太原 030002）

松溪供水工程包括水源工程和输水工程两部分，主要为昔阳县城、东冶头镇、界都乡、赵壁乡提供用水，在支撑昔阳县整体发展中起着重要作用。通过对松溪供水工程径流、洪水、泥沙等方面水文特性的分析，可为松溪供水工程安全运行、松溪河流域治理、防汛抗旱等方面提供参考依据。

径流；洪水；水文特性；松溪供水工程

1 工程概况

松溪供水工程由水源工程和输水工程两部分构成。工程主要为昔阳县城、东冶头镇、界都乡、赵壁乡进行供水，保证农村人畜饮水、农业灌溉用水，兼顾工业和城镇居民生活用水。口上水库是松溪供水工程的水源工程，建于昔阳县松溪河下游河道上，坝址位于距昔阳县城35 km处的东冶头镇口上村，坝址以上控制流域面积1 462 km2。口上水库采用堆石混凝土重力坝，坝顶高程647.9 m，坝顶长120 m，最大坝高58.4 m，坝顶宽6 m，最大坝底宽54.4 m。输水工程由2座泵站、1座出水池、2座事故备用水池及输水管线构成，为供水范围内城乡提供用水。

2 水文特性

2.1 流域概况

松溪河为冶河的支流，甘陶河的主源。源头位于和顺县李阳乡南山村，松溪河流经和顺县、昔阳县和河北省的井陉县、平山县，最终流入滹沱河。山西省境内的松溪河干流长度为96.7 km，纵坡6.5‰，流域面积2 352 km2。

口上水库坝址上游呈山垄地形，有安坪河、巴洲河、洪水河、赵壁河和杨赵河共5条支流汇入。坝址距下游的泉口水文站约9.3 km，控制流域面积1 462 km2，流域内大部分为灰岩土石山区。

2.2 气候特点

松溪河流域属大陆性干旱气候，四季分明，春季日照充足，干燥多风；夏季天气干热且雨量集中，多风灾和冰雹；秋季晴朗凉爽；冬季寒冷，风大雪少。

据昔阳县气象站统计数据显示：年日照平均总时长2 582.5 h；多年平均蒸发量1 831 mm，最大蒸发量在4—7月，蒸发量约1 007 mm；多年平均气温9.7℃，温差大，极端最高和最低气温分别为38.7℃和-20.9℃。由于地形变化较大导致区域内无霜期各不相同，东北部的孔氏乡、东冶头镇无霜期达160 d以上，中部地区递减10 d，东南部分地区递减20～30 d，白羊山无霜期最短为110 d左右，南北无霜期最大相差50 d左右；冻结期为12月9日—次年3月3日；每年4—9月风向多为东向，10月至次年3月，风向多为西向，西北风、北风居次，历年绝对最大风速21 m/s，多年平均风速1.7 m/s。降水主要集中在七八两月，年均降水量499.5 mm，日最大降水量153.9 mm。

2.3 径流

2.3.1 实测径流

根据泉口水文站近年来实测径流统计数据显示，多年平均径流量为5 332万m3，多年平均汛期径流量为3 425万m3，占年径流量的64.2%。最小月平均径流量为16万m3，最大月平均径流量为6 285万m3。受降水量年际变化等影响，径流年际变化较大，最大年径流量为30 704万m3，最小年径流量为1 070万m3，极值比高达28.7倍。

泉口站上游水磨头村有四个泉眼，鱼场西南侧、南侧各一处，东南侧两处，均分布于水磨头鱼场南边半山腰处。有关单位于2012年7月对泉水流量进行了实测，测得南侧泉流量为0.014 m3/s，西南侧泉流量为0.002 8 m3/s，东南侧两泉的汇流处流量为0.015 3 m3/s，四泉总流量为0.032 1 m3/s。由此可知，四泉眼流量变化不大，可认定为泉水流量较稳定。经泉水流量与泉口站径流数据对比分析，泉口站实测径流资料较为可靠。

2.3.2 天然径流

松溪河流域的郭庄水库和水峪水库是影响径流系列数据一致性的主要因素，因此需对实测径流进行还原计算，还原为天然径流。

采用水量平衡公式对口上水库天然径流进行还原计算：

式中：W天然——天然径流量，万m3；

W实测——实测径流量，万m3；

W耗水——耗水量，万m3；

E——水库附加蒸发和渗漏损失量，万m3。

受水文站下迁影响，经还原的1976年后天然径流因测流断面位置不同还需使用面积比指数法进行折算，其中面积比指数取1。折算后得口上水库天然多年平均径流量为6 634万m3（采用1971—2008年天然径流量系列计算得），通过径流频率分析，95%，50%保证率年径流量分别为2 376万m3和5 033万m3。

2.4 洪水特性

松溪河为山溪性河流，系太行山支脉，地形山峦起伏，沟壑纵横。水系属于子牙河水系，处于典型的季风气候区。暴雨是流域内洪水形成的主要原因，中下游偏东地区（昔阳和泉口以下的干流区）为大洪水暴雨中心多发地。由于松溪河干流及其支流同时遭遇洪水情况较多，位于干流位置的泉口站易形成洪水汇聚，在此处洪水呈现出峰高量大且历时长的特点。

口上水文站自1958年设站，1976年改名泉口水文站，至2010年共有51年的不连续实测洪水资料。据实测洪水资料显示，最大洪峰流量为4 100 m3/s，最小洪峰流量为1.37 m3/s。其中，共有26年实测洪峰流量大于100 m3/s，集中在7—8月。

2.5 泥沙含量

口上水库多年平均入库总输沙量为25.9万t（推移质输沙量以悬移质输沙量的15%计），最大年输水量为302.52万t。水库以上流域面积1 462 km2，水土流失相对不严重，流域内主要为灰岩土石山区、砂页岩土石山、黄土丘陵区。非汛期来沙量较少，泥沙主要集中在6—9月，汛期输沙量可占年输沙量的95%以上。

2.6 冰情

由于口上（泉口）水文站缺乏冰情实测资料，根据调查了解，水库以上流域冻结的初始日期开始为12月初，解冻日期平均为2月底至3月初，封冻天数约80 d，次年3月中旬进入流冰期，流冰期多年平均约5～10 d，多年平均冰厚0.25 m。

2.7 蒸发量

由于口上水文站蒸发资料不具有连续性，故采用昔阳县气象站1970—2000年水面蒸发量观测系列，20 cm蒸发皿年平均蒸发深1 831 mm，根据山西省第二次水资源评价成果显示，海河南系20 cm蒸发皿实测蒸发量与水面蒸发量的折算系数，非冰期4—10月折算系数为0.64，冰期11月—次年3月折算系数为0.61，据此计算得年均水面蒸发量为1 160.2 mm。

由口上（泉口）水文站实测资料分析，多年平均降水量为458.6 mm，多年平均径流深为50.1 mm，则陆面蒸发量为408.5 mm。以水面蒸发量减去陆面蒸发量，可得附加蒸发量为751.6 mm。