摘 要： 为了定量分析太子河流域水文情势的变异特征, 在太子河上、中、下游选取特征水文站, 划分为1956—1972年、1973—1995年、1996—2012年3个时间段, 对各水文站长序列的月流量过程进行研究, 分析其水文情势空间和时间上的变异特征。
关键词： 太子河; 水文情势; 变异特征; 辽宁;
0、 引言
辽宁省是中国重要的工业基地, 水资源短缺和水环境污染, 已经成为制约其经济社会发展的瓶颈。太子河流域是辽宁省重要的工业和经济发展区域, 也是水资源保护的重点区域[1]。
水文情势是影响河流生态系统改变的主要因素, 决定着河流物质循环、能量传递、物理栖息地和生物相互作用等过程, 进而影响河流的生态完整性和生物多样性[1,2]。因此, 河流水文情势分析, 是计算河流环境流量和确定水库生态调度方案的基础[3], 对于改善流域生态环境具有重要意义。
1、 概况
太子河流域目前建成大型水利工程有观音阁水库、参窝水库及汤河水库3座大型水库, 总库容分别为2 1.68亿m3, 7.91亿m3, 7.23亿m3, 水库分别于1995年、1972年和1969年建成, 水库的调度运行对河流水文情势有一定的影响。为了分析太子河流域水文情势的变异特征, 分析依次选取本溪水文站、参窝水库水文站和唐马寨水文站。其中本溪水文站位于观音阁水库下游、参窝水库上游区间, 参窝水库水文站位于参窝水库坝下河段, 唐马寨水文站位于太子河流域下游, 水文站以上河段分布有大量取水口。
本溪水文站的多年平均径流量为14.1亿m3, 至参窝水库坝下参窝水库水文站多年平均径流量增加至18.7亿m3, 下游唐马寨水文站多年平均径流量为24.8亿m3, 沿程流量逐渐增加, 太子河沿程水文站多年平均径流量变化过程, 见图1。
图1 太子河沿程水文站多年平均径流量变化过程
由此可见, 太子河流域从上到下流量逐渐增加, 区域主要产流集中在本溪水文站以上区间。
2、 太子河水文情势年际变化过程分析
为了具体分析太子河水文情势的变化特征, 结合流域大型水库工程修建的时间及取用水的变化, 将太子河的径流过程划分为1956—1972年、1973—1995年、1996—2012年3个时间段进行分析。其中, 1972年参窝水库建成、1995年观音阁水库建成。
由本溪水文站3个时间段年径流量的分析可知, 1956—1972年、1973—1995年、1996—2012年3个时间段年径流量的平均值分别为15.9亿m3、13.4亿m3和13.1亿m3, 3个时段径流量逐步减小, 其中1973—1995年的年径流量平均值比1956—1972年减少2.5亿m3, 减少了16%;1995年观音阁水库建设前后年径流量略有减小, 具体如图2所示。
图2 本溪水文站各时间段平均径流量变化过程
本溪水文站至参窝水库水文站区间由于支流的汇入等, 径流量增加。1956—1972年、1973—1996年、1996—2012年3个时间段年径流量的平均值分别为22.2亿m3、17.5亿m3和16.8亿m3, 3个时段径流量逐步减小, 其中1973—1995年的年径流量平均值比1956—1972年减少4.7亿m3, 减少了21%;1995年观音阁水库建设前后年径流量略有减小, 减少了0.7亿m3, 具体如图3所示。
图3 参窝水库水文站各时间段平均径流量变化过程
参窝水库水文站至唐马寨水文站区间由于区间产汇流的汇入, 径流量增加。由唐马寨水文站1961年以来的径流过程的分析可知, 3个时间段年径流量的平均值分别为27.0亿m3、25.0亿m3和22.9亿m3, 水量逐渐减小, 其中1973—1995年的年径流量平均值比1956—1972年减少2.0亿m3, 减少了7%;1995年观音阁水库建设前后年径流量减少了2.1亿m3, 减少了8%。与上游2个水文站相比, 1996年前后的径流量变化逐渐增大, 这主要是由于流域取用水增加导致, 具体过程如图4所示。
通过以上分析可知, 太子河流域从上至下流量逐渐增加, 流域产流主要集中在本溪水文站以上区间。1996年以来由于下游辽阳、鞍山等取用水略有增加, 导致下游流量略有减小。
图4 唐马寨水文站各时间段平均径流量变化过程
3、 太子河水文情势年内变化过程分析
为了具体分析太子河水文情势年内变化过程, 根据上文的划分, 3个时间段, 分别统计太子河沿程3个典型水文站, 各月月均流量的平均值, 具体如图5, 6和图7所示。
本溪水文站位于太子河观音阁水库和参窝水库之间, 该站在观音阁水库建前各月流量过程的变化主要反映上游天然来流过程, 根据前2个时段的分析表明, 天然情况下太子河流域全年径流量主要集中在7, 8月份, 7, 8月份水量占全年径流量的59%;1995年观音阁水库建成以后, 削丰补枯作用显着, 水库在5, 6月份为了保障下游供水, 在农业灌溉高峰期5, 6月份加大下泄流量;与此同时, 7, 8月份水库为了防洪减小下泄流量;其他月份基本保持在20 m3/s左右的流量均匀下泄, 以保障下游生态、供水等需求, 本溪水文站具体年内过程变化如图5所示。
图5 本溪水文站各时间段年内变化过程
参窝水库水文站位于参窝水库坝下, 各月流量过程受上游水库调度的影响。1972年参窝水库修建前, 太子河流域没有大型水利工程, 上游来流基本为天然来流过程, 根据参窝水库建设前年内流量过程的分析表明, 与本溪断面天然来流过程类似, 天然情况下太子河流域全年径流量主要集中在7, 8月份, 7, 8月份水量占全年径流量的65%, 枯水期流量较小。参窝水库建成以后调节作用显着, 在上游观音阁水库修建之前, 水库的调度作用显着, 主要集中在农业灌溉高峰期5, 6月份加大下泄流量, 在7, 8月份水库为了防洪减小下泄流量;1995年观音阁水库修建之后, 参窝水库削丰补枯作用显着, 水库在5, 6月份继续加大下泄流量;与此同时, 7, 8月份水库减小下泄流量;同时在枯水期加大下泄流量, 枯水期月均流量均在20m3/s左右, 参窝水库水文站具体年内过程变化如图6所示。
图6 参窝水库水文站各时间段年内变化过程
唐马寨水文站位于太子河下游, 各月流量过程受观音阁水库、参窝水库调度以及区间取用水的影响。根据唐马寨水文站月均流量过程的统计分析表明, 该水文站的各月流量变化过程基本与参窝水库水文站一致, 受上游水库的调节, 5—6月份流量增加, 7—8月份流量减少, 10月至次年4月唐马寨水文站月均流量在30 m3/s左右, 具体过程如图7所示。
图7 唐马寨水文站各时间段年内变化过程
通过对太子河径流的年内变化过程分析表明, 太子河流域天然情况下全年径流量主要集中在7, 8月份, 由于流域观音阁水库、参窝水库等大型水利工程的相继建成, 水库的削丰补枯作用对水文情势影响较大, 在农业灌溉高峰期的5, 6月份为了保障下游灌溉加大下泄流量, 在7, 8月份水库防洪减小下泄;同时在10月至次年4月太子河水库基本保持均匀下泄, 月均流量保持稳定, 本溪水文站基本维持在20 m3/s, 至下游唐马寨水文站月均流量在30 m3/s左右。
4 、结论
综合分析表明, 太子河流域自上而下河流流量逐渐增大, 流域产流主要集中在本溪水文站上游区间。从水文情势年际变化的分析表明, 近年来由于下游辽阳、鞍山等取用水略有增加, 导致下游流量略有减小。
从水文情势年内变化的分析表明, 太子河流域天然情况产流主要集中在7, 8月份, 经过观音阁水库和参窝水库的调节, 在农业灌溉高峰期的5, 6月份为了保障下游灌溉水库加大下泄流量, 在7, 8月份水库防洪减小下泄流量;10月至次年4月各月月均流量基本保持稳定。
总体来说, 太子河流域产流主要集中在本溪以上区域, 流域的径流主要受观音阁水库、参窝水库等的控制, 下游大量的灌区和工业取用水将使得河流流量有所影响。
参考文献
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