李福威，陈国日，张跃生，敬学东，丁文昌

(国电电力和禹水电开发公司，辽宁 桓仁 117201)

1 概 述

浑江流域目前已开发众多的水利水电工程和引调水工程，同时工农业的发展对用水要求也发生变化。由于人类活动的影响，使浑江下游干流水库入库洪水及径流预报成果与实际情况产生一定偏差[1]，给电站经济运行与防洪调度决策带来较大影响。为提高流域水文预报的精确度，并为浑江流域梯级联合优化调度系统提供支撑，对浑江流域进行流域调查，以桓仁县断面作为控制断面，分析上游用耗水变化规律及其对下游梯级水库洪水预报的影响。

2 流域概况及调查范围

浑江位于吉林省东南部、辽宁省东部，是鸭绿江右侧的一大支流，发源于龙岗山东南山麓，自东北流向西南，流经吉林省白山市、通化市、辽宁省抚顺市新宾县、本溪市桓仁县、丹东市宽甸县，于辽宁省桓仁县沙尖子乡下游约50 km处注入鸭绿江[2]。其全长435 km，流域面积15 414 km2，为山区性河流，中下游河谷呈U形，宽度一般在1 km左右。浑江蜿蜒曲折，河道多急滩哨口，坡度大，全河平均比降为0.63‰。浑江流域自上而下建有多座梯级电站。

本次调查范围涉及流域面积12 961 km2，涉及行政区域包括吉林、辽宁两省5个地级市的10个县区。调查内容包括自然地理、社会经济、各行业用耗水量、水利水电工程基本特性及调度运行等[3-4]。

3 流域调查主要成果

3.1 水库、塘坝分布情况

经过流域调查，浑江流域(太平哨电站以上)现有中型水库9座，其中吉林省境内7座，辽宁省境内2座；小型水库47座，其中吉林省境内31座，辽宁省境内16座；引调水工程2处；塘坝47座，其中吉林省19座，辽宁省28座。大中型水库位置分布见图1。

图1 浑江流域水库位置分布图

3.2 社会经济用耗水量

通过收集相关10个县区的地区统计年鉴等社会经济资料，对流域现状社会经济情况进行了解。对各地区的用耗水量资料进行统计分析，得到浑江流域2012、2017年较为完整的用耗水量成果，分别涵盖农田灌溉、林牧渔畜、工业、城镇公共、城镇居民生活、农村居民生活、生态环境等方面。其中，2012年浑江流域总用水量69 068×104m3，总耗水量39 176×104m3；2017年，浑江流域(太平哨电站以上)总用水量66 069×104m3，总耗水量38 307×104m3。用水情况见图2、图3。

图2 2012年各行业用耗水情况统计

图3 2017年各行业用耗水情况统计

4 各类水利工程对梯级水库影响分析

4.1 上游各行业用水对径流的影响分析

浑江桓仁以上各业耗水量在既往工作中开展过多次典型调查，各次调查成果见表1。

表1 浑江流域上游历次调查耗水量成果表 /108 m3

通过调查发现，上世纪80、90年代，桓仁县以上的耗水以农业为主，约2.2×108～2.4×108m3，占总耗水量的71.8%，且年际变化不大。2008年后，随着最严格水资源管理制度的实施，各县市均制定了用水总量、用水效率、水功能区限制纳污等控制指标，耗水总量得以有效控制。2008-2017年，耗水总量在3.1×108～3.3×108m3之间，年际变化不大，但各产业耗水量发生了较明显的变化——灌溉用水随着节水措施的实施有了较大幅度的降低；工业用水量取决于工业生产的发展[5-6]，但随着高耗水行业的限制，加之用水定额的降低，工业耗水量基本维持在1×108m3左右。另外，由于城市化的快速发展和居民生活水平的不断提高，生活用水、城镇公共设施、生态环境耗水等出现大幅提升，由2008年的0.494×108m3提高至2017年的1.440 2×108m3，增加了1.92倍。生活与工业用水量的大小取决于人口的增长和工业生产的发展。

桓仁以上1988年耗水量2.20×108m3，占桓仁多年平均来水量的(44.04×108m3)的5%；1999年耗水量2.385×108m3，占桓仁多年平均来水量的5.4%；2008年耗水量3.288×108m3，占桓仁多年平均来水量的7.5%；2012年耗水量3.126×108m3，占桓仁多年平均来水量的7.1%；桓仁以上2017年耗水量3.114×108m3，占桓仁多年平均天然来水量的7.07%。

2017年，桓仁以上跨流域引出水量共计0.831 7×108m3，占多年平均天然来水量的1.89%。跨流域调水工程调水量受浑江流域来水及受水区需水影响，年际、年内调水量差异较大，多年平均引出水量0.898 1×108m3、占桓仁多年平均天然来水量的2.04%。

4.2 水库调蓄对径流的影响分析

浑江流域桓仁以上无大型水库，现有中小型水库工程共计48座，总库容2.60×108m3，兴利库容1.46×108m3。其中，中型水库7座，总库容2.12×108m3、兴利库容1.19×108m3；小型水库41座，总库容0.48×108m3、兴利库容0.27×108m3；调节性能为日调节、无调节的有9座，其中中型水库2座、小型水库7座，总库容0.87×108m3、兴利库容0.156×108m3。桓仁以上中型水库拓扑关系见图4。

图4 桓仁以上各中型水库拓扑关系图

各水库一般在正常蓄水位与死水位之间调度运行，从长期来看，蓄水量维持在一个相对均衡的水平，对径流的调蓄影响可以忽略不计。如桃园水库2010-2018年多年平均年蓄变量12.9×104m3/s，占桃园多年平均来水量的0.021%，占桓仁水库多年平均来水量的0.003%；三家子水库2010-2018年多年平均年蓄变量60.4×104m3/s，占多年平均来水量的0.38%，占桓仁水库多年平均来水量的0.014%。

桓仁县以上流域各中小水库库容相对较小、调节能力不强，从长期运行情况分析，水库调蓄对桓仁县断面年入库径流基本无影响，但对桓仁短期内的来水量有一定影响，一般在枯水期水库蓄水量减少，丰水期蓄水量增加、使桓仁断面径流减少。上游各水库最大调蓄量考虑极端情况、按各水库(不考虑日调节、无调节水库)兴利库容进行估算，月最大调蓄量可达1.3×108m3。

4.3 水库调蓄对洪水的影响分析

本文重点研究桃园、三家子、曲家营、英额布4座中型水库的调蓄作用对桓仁县断面入库洪水的影响。4座水库总兴利库容为0.97×108m3，占桓仁以上各类水库总兴利库容的66.4%。各水库调节性能较强，均为年调节水库，其调度运行对桓仁县断面洪水的影响在桓仁以上各类水库中具有一定的代表性。

4.3.1 主汛期对桓仁断面洪水影响分析

浑江流域的大洪水主要集中在7月下旬至8月中旬，在该期间的洪水过程中，各水库的出库流量过程随着入库流量的增减而同步增减。但在涨水过程中，出库流量一般小于入库流量；在退水过程中，出库流量一般大于入库流量，致使水库调度呈现明显的峰前拦蓄、峰后弃水的特点，形成一定的滞洪、错洪作用。且在退水过程的末期，库水位一般会退至较洪水初期更低的水位，使整个洪水期内蓄水量有所减少。

4.3.2 后汛期对桓仁断面洪水影响分析

9月份浑江流域的来水量较小，为保证枯水期兴利需求，水库一般会在8月下旬、9月初拦蓄洪水的尾部过程，使库水位回复到相对较高的位置。在该期间的洪水调度中，出库流量过程仍然随着入库流量的增减而同步增减，且峰前过程仍以拦蓄为主，峰后退水段的前部仍以弃水为主，但退水尾部变为拦蓄水量，使退水期末库水位回复到较高的位置，整个洪水期内蓄水量有所增加。

4.3.3 洪水调蓄对桓仁断面洪水影响分析(以2010年洪水为例)

依据上游4座水库洪水调度运行资料，考虑洪水传播时间，将各水库入出库洪水过程分别演进至桓仁断面，其各时段差值即为各水库调度运行对桓仁断面洪水过程的影响值。下面以2010年为例，研究洪水调蓄对桓仁断面洪水的影响。

2010年7月28日至8月3日洪水为浑江流域本年度第一场大洪水，也是年内最大的一场洪水。桓仁断面洪峰流量7 840 m3/s，7天洪量11.7×108m3，其中峰前量5.94×108m3，峰后量5.76×108m3；最大3天洪量7.94×108m3，其中峰前量3.12×108m3，峰后量4.82×108m3。

7月28日至8月3日7天洪水过程中，上游4库的调度运行使桓仁断面水量增加1 306×104m3、占桓仁同期来水量的1.12%，其中峰前量减少2 145×104m3、占桓仁同期来水量的1.3%，峰后量增加3 451×104m3、占桓仁同期来水量的3.61%。7月31日至8月2日最大3天洪水过程中，上游4库的调度运行使桓仁断面水量增加495×104m3、占桓仁同期来水量的0.62%，其中峰前量减少808×104m3、占桓仁同期来水量的2.59%，峰后量增加1 303×104m3、占桓仁同期来水量的2.70%；峰前以削减入流为主，最大削减流量997 m3/s，峰后以增大入流为主，最大增加流量503 m3/s。

各水库对桓仁入断面洪水的影响统计见表2。

表2 4库调度对桓仁断面洪水的影响统计表(7月28日至8月3日)

根据上游4座中型水库洪水调度运行及其对桓仁断面洪水的影响分析，结合流域洪水特性得出以下结论：

浑江流域的大洪水主要集中在7-8月中旬，该期间桓仁上游水库在单库洪水调度过程中具有明显的峰前拦蓄、峰后弃水的特点，导致桓仁断面洪水过程发生较明显的改变。由于各水库的洪水发生时间以及到桓仁断面的传播时间不尽相同，因此对桓仁断面洪水的影响也与单库调度情况存在一定差异。总体而言，在桓仁断面洪水的涨水期及峰后短期内(约6～20 h)以削减来水量为主，且峰前段削减量值较大。如2010年7月28日至8月3日洪水，4库调度使桓仁峰前第4小时的入库流量减小997 m3/s，占同时段入库流量的17.7%。随后，上游水库弃水对桓仁断面洪水的增量影响逐渐显现，且与前期削减流量相比，有影响时间更长、影响流量级更小、影响总量更大的特点。整个洪水期，上游水库的调度使桓仁断面总水量有所增加。

8月下旬至9月初，上游4库的洪水调度仍具有峰前拦蓄、峰后主退水段弃水的特点，对桓仁断面洪水的影响也与前述大致相同。在桓仁断面洪水的涨水期及峰后短期内以削减来水量为主，且峰前段削减量值较大。在桓仁退水段的中部以增加来水量为主。但在桓仁退水段尾部，受上游水库回蓄影响，桓仁断面流量有所减少。整个洪水期，上游水库的调度使桓仁断面总水量有所减少。

5 结 语

流域中小型水库的调度运行对桓仁断面月来水量、洪峰、洪量都存在一定影响。在桓仁断面洪水预报方案中，可以考虑上游洪水调蓄的相应影响，适当修正参数。尤其是久旱无雨或者来水较大时，更应注意上游水库调蓄的影响，以便合理研判水情变化，为下游梯级水库调度提供科学依据。