无定河支流淮宁河流域水资源评判.docx
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无定河支流淮宁河流域水资源评判
无定河支流淮宁河流域水资源评判
一、流域概况
一、地形、地貌
淮宁河是无定河流域下游右岸的一条大支流,发源于子长县涧峪岔乡的王家河,程家沟村,流经子长,子洲,绥德三县在绥德县邓家楼村汇入无定河,全长85.2千米,流域面积1222平方千米。
沟壑密度4.55千米/平方千米,地面坡度一样在15º以上,峁梁坡度多在20º一30º之间,坡长多在200米以上,海谷切割深度多数在50米以上,除淮宁河的谷地川道较宽在200—600米及大支沟呈U字形,比降在3.7编左右,其余支毛沟河床呈V字形,皆深窄,沟谷切深50—120米,比降在7—10%。
该流域梁峁地形发育,从分水岭至谷底的地貌形态具有层状结构的特点,按地面高度可分为三级地形面,由上向下的一级地形面,以尖塔状峁梁为主,是各河沟谷的分水岭,坡度多在25º以上。
其上新黄土极薄,老黄土发育,二级地形面以梁为主,与一级地形面的相对高差为50—80米,是塌沟沟谷分水岭,其上新黄土较厚,坡度多在20º左右,假设将二级梁顶连线,可组成一宽缓的糟形浅洼地,由大冲沟下切槽形浅洼地,浅沟间的沟间地组成三级斜梁。
二、地质构造
淮宁河在地质构造单元上属鄂尔多斯地台向斜的一部份。
地面组成物质要紧有两类,一类是中生代砂岩,页岩及沙页岩互层,另一类是新第三纪及第四纪的亚粘土和亚砂土。
前者称为基岩,后者统称为土状堆积物。
中生代基岩要紧包括,三迭纪延长纺紫红土,黄绿色厚层砂岩及薄层炭质页岩,泥质页岩,泥岩互层,灰绿色,灰黑色沙岩及黑色,深灰色炭质页岩,泥岩互层夹煤层。
土状堆积物有晚第三纪紫红色亚粘土(三趾马红土)早、中更新世老黄土(离石黄土)+晚更新世新黄土(马兰黄土)和次生黄土。
土状堆积物总厚度在100米以上,新黄土覆盖厚度较薄,一样在10~20米之间,易受水蚀和风蚀形成沟壑及陷穴等小地形。
而老黄土覆盖厚度较厚,抗蚀力较新黄土稍强,是组成梁峁的主体。
土状堆积物的粒径组成较粗,大于0.05毫米粒径的粉细砂含量在30%以上,结构疏松,抗蚀力差,易冲洗。
3、土地类型及土壤
该流域属黄土丘陵沟壑区,按其破碎程度,属峁状丘陵地,以峁耕地为主,峁边线以下除部份显现塌地外,悬谷陡崖很多。
沟道双侧有沟台,沟条和沟塌地,川台地很少,均在于支河流双侧。
依照土壤普查资料,流域内土壤分七类,九个亚类,十二个土属,五十个土种,以地理散布看,大体上全属黄土性土类地带,由于该土类有机质含量小,持水力低、抗蚀力差,在暴雨情形下易造成严峻水土流失。
地下水贫乏,河谷地要紧靠大气降水垂直补给,由于丘陵沟壑密度大,山区地下水聚集于冲沟排汇,故无山区补给。
4、淮宁湾径流站操纵面积情形
淮宁河流域淮宁湾径流站操纵面积为1042平方千米。
二、降水量分析计算
淮宁河流域属于山丘区,地形对流域降水量阻碍较大,为了减小地形的阻碍,和使选择的资料在流域内散布均匀,应尽可能多的选择雨量站。
依照子洲县淮宁和流域测站布设图,结合雨量站同步期降水资料,选择11个雨量站的资料进行降水量的分析计算,有杨家河、张家湾、刘家沟、高家河、蛇沟、何家坪、湫贤上、瞿家河、王家三岔、杜家湾、淮宁湾。
雨量站资料的插补展延
雨量站资料的移用
依照地形条件和使雨量站网密度较大为原那么,选择11个雨量站。
其中何家坪站在一九七八年迁站。
一九七六年六月在淮宁河上中游何家坪村加家坪设站,依照1976-1977年两年的实际考试,因河道不顺,断面周围有支沟汇入,水流较乱,在1978年该站上移一千米,为区别资料,加家坪为何家坪
(一)站,何家坪为此刻站名,雨量站观测相应也改变位置,但由于何家坪
(一)站和何家坪只相差一千米,距离较近,下垫面条件和气候条件大体不变,降水量相差不大,可直接将何家坪
(一)站雨量资料移用到何家坪站,增加何家坪站的雨量资料系列。
雨量站资料的插补
依照11个站的年降水量资料,杜家湾雨量站缺乏1987年的年降水量。
从子洲县淮宁河流域测站布设图上能够看出,淮宁湾站和杜家湾距离较近,下垫面及气候条件较一致,而且淮宁湾拥有1977-1978年较长系列的年降水量资料,采纳相关分析法对杜家湾站年降水量资料进行插补。
淮宁湾站1977-1986年年降水量为参证变量
,杜家湾站年降水量为研究变量
,杜家湾站缺乏1987年年降水量资料,利用剩下资料进行相关分析,结果如图2-1杜家湾和淮宁湾站降水资料相关图。
依照有关线方程,得出杜家湾站1987年年降水量1936×(淮宁湾站1978年年降水量)+=mm。
降水资料的三性审查
该流域11个雨量站的1977-1988年的年降水量资料通过插补展延以后,降水量资料完整,对其进行靠得住性、一致性和代表性的审查。
靠得住性审查:
该流域的降水资料是从群众雨量站、水文站汇总整编取得的,通过了水文资料、水量平稳资料的审查,靠得住性良好。
代表性审查:
该流域有雨量站1977-1988年的12年的年降水量资料,因为资料系列较短,可将12年的降水资料全数用来分析,12年的降水资料为一个周期,可取得系列对整体的代表性较好。
其差积曲线见图2-2
由图可知:
代表站丰、平、枯较明显。
代表性较好。
一致性审查:
关于11个雨量站的降水资料,其一致性要紧表此刻测站的气候条件及周围环境的稳固性上,用降水量积存曲线对11个站的降水资料进行一致性分析。
淮宁湾站年降水量积存曲线如图2-3。
何家坪站与其它站双积存曲线关系图如2-4。
由图可知:
降水积存曲线线性关系较好,说明所选雨量站一致性较好。
而何家坪站在在1978年经历了迁站,但其一致性仍然符合条件。
因此该流域的降水资料一致性良好,可用于分析该流域降水的连年平均系列。
综上分析,降水资料通过靠得住性、一致性和代表性的审查,能够进行相关降水量分析计算。
流域连年平均及不同频率年降水量的计算
该流域地处山丘区,雨量站和降水量散布较不均匀,那么可采纳泰森多边形法计算流域的年降水量系列,因1976年淮宁湾站的降水资料不完整,那么计算时采纳1977~1988年降水序列。
据泰森多边形划分方式将流域划分成11个部份,使每一个部份内均有一个雨量站操纵,并计算各雨量站操纵面积,以计算面积权重,然后依据下式进行加权计算流域平均降水量。
——第i个站的年降水量,mm;
——面积权数
经画图计算分析可得各站面积权数如下表2-1所示:
表2-1各分区控制面积及权重系数
各分区控制站名称
杨家河
张家湾
刘家沟
何家坪
高家河
蛇沟
湫贤上
瞿家河
淮宁湾
淮宁湾
淮宁湾
分区各控制站控制面积(*25mm²)
160
84
98
50
57
78
89
83
140
100
242
各分区面积权重系数
0.14
0.07
0.08
0.04
0.05
0.07
0.08
0.07
0.12
0.08
0.20
依照面积权数对降水资料进行加权计算可得流域连年平均降水量,结果如下表2-2所示。
表2-2流域年平均降雨降水系列
年份
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
降水量(mm)
二、流域连年平均降水量及不同频率年降水量计算
据表2-2计算流域连年平均降水量为:
=5013.3/12=417.8mm,计算年降水统计参数,绘制频率曲线皮尔逊Ⅲ型,其中体会频率采纳数学公式P=m/(n+1)·100%计算;
适线时应照顾大部份点据,要紧中、下部份点据定线,对系列中特大、特小值不做处置。
经分析可得不同频率降水量如下表2-3所示。
表2-3不同频率年降水计算成果表
多年平
均值(mm)
计算Cv
适线Cv
Cs/Cv
不同频率设计年降雨量(mm)
20%
50%
75%
95%
417.8
2
502.2
409.1
343.4
262.0
2.5.1功效合理性分析
要紧对年降水量统计参数的合理性进行分析。
依照淮宁河流域Cv值在范围内,流域年降水量的Cv值在此范围内,降水资料Cs/Cv一样取2倍,结果合理。
其频率散布图见图2-5
降水量的年内分派
分析流域降水量的年内分派,选择资料质量较好、齐全,且能够代表全流域降水量的淮宁湾站进行分析计算。
选取典型年
依照图2-4淮宁河流域年降水量频率散布曲线,依照20%(偏康年)、50%(平水年)、75%(偏枯年)、95%(枯水年)选取代表年,依照接近不利原那么选取典型年进行降水量月内分派计算。
代表年的选取及同倍比计算如表2-4
表2-4代表年的选择
保证率
设计值(mm)
典型
年
典型值(mm)
倍比
20%
1985
50%
1983
75%
1980
95%
1986
多年平均
1984
降水年内分派计算
依照同倍比法对淮宁湾站典型年的月降水量进行缩放,取得该流域降水量的月分派。
结果见表2-5淮宁河流域不同频率典型年降水量的月分派。
表2-5淮宁河流域不同频率典型年降水量的月分配
典型年
典型代表年
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
合计
20%(偏丰年)
1985
淮宁湾站逐月降水量(mm)
7
0
缩放比例K
淮宁湾流域偏丰年降水量月分配(mm)
2.1
9.3
6.6
6.8
55.6
33.2
39.4
104.5
213.6
30.8
0.0
0.3
502.2
50%(平水年)
1983
淮宁湾站逐月降水量(mm)
25
缩放比例K
淮宁湾流域平水年降水量月分配(mm)
0.2
1.5
5.6
13.5
74.8
56.3
45.9
24.8
117.2
62.0
7.1
0.2
409.1
75%(偏枯年)
1980
淮宁湾站逐月降水量(mm)
12
0
缩放比例K
淮宁湾流域偏枯年降水量月分配(mm)
1.3
0.5
26.1
12.5
36.6
90.6
30.7
73.3
33.4
26.2
12.1
0.0
343.2
95%(枯水年)
1986
淮宁湾站逐月降水量(mm)
0
缩放比例K
淮宁湾流域枯水年降水量月分配(mm)
0.0
4.9
10.2
4.2
44.4
85.1
28.6
39.0
13.4
25.3
4.2
3.1
262.3
多年平均
1984
淮宁湾站多年逐月平均降水量(mm)
0.7
3.7
12.8
14.2
41.5
67.7
107.8
102.6
64.4
28.1
5.0
3.0
451.4
0.7
3.7
12.7
14.2
41.4
67.4
107.4
102.2
64.2
28.0
5.0
3.0
449.7
降水时程转变分析
依照淮宁湾站1977-1988年逐月的降水资料,能够取得流域的连年平均的年内分派进程,依照表2-5不同频率年降水量月分派,绘制柱状图,与连年平均年内分派进行分析,见图2-五、2-六、2-7
分析:
偏康年份的降水量要紧集中在8、9月份,;平水年份的降水量其中在5、6、7、9、10月份,由于8月份的气候干燥,蒸发量大,水汽较少,降水较少;偏枯年份降水量要紧集中在6-8月份;枯水年份降水量要紧集中在5-6月份。
较枯的年份,年降水量较少,气候较为干燥,汛期较短。
淮宁河流域的年降水量为4mm,依照降水量的多少划分为半干旱带,降水量年际转变大,降水规律性差。
.4降水量的空间散布
绘制1977-1988年同步期的年降水量均值等值线图,以反映连年平均降水量的空间散布规律。
年降水量等值线线距为线距100mm。
结果见附图
三、蒸发量的分析计算
三、蒸发量的分析计算
河流域的大部份区域位于子洲县,子洲县的蒸发资料是整编而来的,靠得住性较好,精度较高,可用子洲县的蒸发资料分析该流域的蒸发能力和干旱指数,子洲县的连年平均蒸发量即为该流域的连年平均蒸发量。
连年平均蒸发量年内转变分析
不同月份由于蒸发条件不同,蒸发量也不同,据连年平均蒸发值1087.7mm,选择1986年为典型年进行连年平均蒸发量的月分派进程计算,具体计算结果如下表3-1。
表3-1子洲县多年平均蒸发量月分配过程计算表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
典型年(1986年)(mm)
放大倍比
月分配(mm)
26.67
29.62
69.30
137.67
184.23
137.37
154.93
115.50
108.07
71.59
35.16
据表3-1的计算结果绘制蒸发量柱状图3—1,以更明朗地反映该流域蒸发量年内转变情形。
由图3-1知,该流域4—9月蒸发量较大,说明该时段内气候干燥、酷热,植(作)物生长需要较多的水分,因此,在现在段内要合理配置和利用水资源,以知足国民经济的
用水需求。
(1977—1988)
旱指数为年蒸发能力与年降水量的比值,是反映气候干湿程度的指标。
蒸发能力是指充分供水条件下的陆面蒸发量,可近似用E601型蒸发器观测的水面蒸发量代替。
流域连年平均蒸发量由子州县连年平均蒸发量代替,经计算为1085.4mm,流域连年平均降雨量为417.8mm。
计算公式为:
干旱指数=年蒸发能力/年降水量,即(计算结果见表3-2)
表3-2子洲县年干旱指数计算表
年份
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
年蒸发
1053
能力(mm)
年降水量(mm)
542.0
619.6
430.5
331.6
418.7
373.1
384.1
378.5
482.6
307.3
322.7
422.5
干旱指数
2.0
1.7
2.4
3.5
2.7
3.2
2.7
2.7
2.2
3.5
3.8
2.3
流域干旱指数
2.7
该计算区域连年平均干旱指数为2.7。
=2.7
<3.0)。
四、地表水资源量计算
4.1代表站选取
淮宁河流域内有两个水文站,即淮宁湾站和何家坪站,且其连年径流较齐全,地表水资源量计算时需计算到流域出口断面,那么选择离流域出口较近的淮宁湾站作为代表站,进行流域的地表水资源量分析计算。
4.2资料的三性审查
单站径流资料统计分析是地表水资源量评判的基础,本次评判统一采纳12年(1977~1988年)径流系列进行地表水资源量分析计算,那么对该径流序列进行三性审查。
4.2.一、靠得住性审查
径流资料来自于国家水文部门统一刊印的《水文年鉴》,它是通过水文部门观测,并进行整编和系统化后发布的正式水文资料。
因此,可知该资料靠得住性较好,可用于分析计算。
4.一致性审查
依照淮宁湾站年径流深,绘制淮宁湾站年径流深积存进程线,如图4-1。
依照图4-1,在1979年显现了拐点,系列的一致性不知足要求,这是人类活动改变了流域下垫面条件,致使入渗、径流、蒸发等水平稳要素发生必然的转变,从而造成径流的减少(或增加)。
淮宁湾流域属于半湿润地带,径流因下垫面转变而衰减的现象超级明显,必需予以修正,以保证系列功效的一致性。
依照点据散布情形,1980年以后的点据明显偏离1980年以前的点据,课件下垫面条件对径流阻碍较大,应付1977-1979年天然年径流量进行一致性分析修正。
将淮宁湾站12年的降水和径流深资料分成1977-1979年和1980-1988年两个年段,别离从通过点群中心绘制年降水-径流关系曲线,结果见图4-2淮宁湾站年降水-径流关系曲线。
选定一个年降水值,从图4—2两根曲线上可查出两个年径流深值(R1和R2),用以下公式计算年径流衰减率和修正系数:
α=(R1–R2)/R1•100%
β=R2/R1
式中,α为年径流衰减率;β为年径流修正系数;R1为代表70年代下垫面条件的产流深;R2为代表80年代下垫面条件的产流深。
经计算可得α、β如下表4—1所示。
表4-1α、β计算表
P
R1
R2
α(%)
β
300
320
340
360
380
400
420
440
460
480
依照表4-1的计算功效,绘制P~β关系曲线如以下图4—3。
因修正年份为1977~1979年,那么可从P~β关系曲线上查出该年分内降雨量所对应的修正系数,乘以该年修正前的天然年径流量,即可求得修正后淮宁湾站的天然年径流量,然后按面积比法可计算得流域年径流量,计算结果见下表4—2
表4-2淮宁湾站年径流修正过程
年份
年降水量(mm)
β
径流深(mm)
淮宁湾修正后径流深(mm)
淮宁湾站径流量(万m³)
1977
88
1978
631
1979
47
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
年平均
4.2.3代表性审查
4.3绘制年径流频率曲线
依照表4-2,能够取得淮宁湾站修正后的一致性较好的年径流系列,共1977-1988年12年的资料。
采纳适线法绘制淮宁湾站径流频率散布曲线。
该流域的年径流量频率曲线的线型,采纳皮尔逊Ⅲ型,该流域的径流频率曲线符合皮尔逊Ⅲ型散布。
见图4-4
淮宁湾站年径流量的频率分析
淮宁湾站不同频率年径流散布见表4-3
表4-3淮宁湾站不同频率的年径流量
均值(万m³)
计算值
配线值
不同频率年径流量(万m³)
Cv
Cv
Cs/Cv
P=20%
P=50%
P=75%
P=95%
3762.8
4803.3
3610.4
2811.6
1888.2
淮宁湾站年径流年内转变分析
(1)不同频率年内分派计算
典型年选择时,遵循“接近”和“不利”原那么。
可选择典型年别离为1988(20%)、1982(50%)、1986(75%)、1980(95%)、1982(连年平均)。
见表4-4
据确信的典型年,采纳同倍比缩放法求得淮宁湾站不同保证率年径流量的年内分派进程如表4—4所示。
并绘制不同保证率的径流分派柱状图4—5。
表4-4淮宁湾站典型年的选择
保证率
设计值
典型年
典型值
倍比
20%
1988
50%
1982
75%
1986
95%
1980
表4-5淮宁湾站不同频率年径流的年内分配
频率
典型年
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
20%(偏丰年)
1988年
淮宁湾站1988年逐月径流量(m³/s)
0.64
0.74
1.27
0.72
0.92
1.62
4.58
5.04
0.60
0.46
0.72
0.77
50%(平水年)
1982年
淮宁湾站1981年逐月径流量(m³/s)
0.32
0.41
1.33
0.80
0.91
0.32
3.51
2.31
1.80
0.66
0.59
0.62
0.32
0.41
1.34
0.80
0.91
0.32
3.53
2.32
1.81
0.66
0.59
0.62
75%(偏枯年)
1986年
淮宁湾站1986年逐月径流量(m³/s)
0.65
1.05
1.43
0.67
0.65
1.83
1.45
0.96
0.51
0.52
0.58
0.38
95%(枯水年)
1980年
淮宁湾站1980年逐月径流量(m³/s)
倍比系数K=0.774
0.39
0.63
0.73
0.53
0.33
1.25
0.36
0.99
0.61
0.51
0.46
0.37
4.5功效合理性分析
通过查资料对照分析,淮宁湾站径流系列的均值与相近流域连年平均径流量相差不大。
我国大部份地域的年径流Cv值要大于年降水,年陆地蒸发Cv最小,该淮宁湾站操纵流域年径流Cv值为,对照年降水的Cv=,蒸发转变幅度较小,Cv更小,符合我国地域Cv转变。
大量的实测资料说明,年径流资料Cs/Cv一样取2—3倍,计算出的年径流Cs=3Cv,功效合理。
4.6全流域连年平均年径流量及不同频率年径流量计算
淮宁湾站接近于流域出口,淮宁湾站操纵流域面积为1042
,淮宁河流域面积为1222
,流域面积相差不大,连年降水情形大致相同,可直接用流域面积比将淮宁湾站的不同频率径流系列折算为全流域径流系列。
计算公式:
面积比K=F全流域/F淮宁湾站
=1222/1042
式中:
F淮宁湾站为淮宁湾站操纵流域面积;
F全流域为
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