趙愛莉

（山西汾河流域管理有限公司，山西 太原 030002）

汾河是黃河的第二大支流，是山西境內最大的河流，以汾河干流上的汾河水庫為研究對象，根據(jù)婁煩、上靜游、河岔三個水文站的實測徑流資料，結合生產(chǎn)實際進行研究，分析汾河水庫入庫洪水特性及其變化規(guī)律，可為汾河水庫降水的蓄泄與調度提供合理的依據(jù)，提高洪水資源的利用，實現(xiàn)洪水資源化，有效地減輕水資源短缺的壓力，并為水庫合理調度方案的實施提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

汾河流經(jīng)山西省內6個市的29個縣（區(qū)），干流全長為694 km，流域面積為39 471 km2，最終在萬榮縣榮河鎮(zhèn)廟前村附近匯入黃河。汾河流域位于北緯35.3°—39.0°，東經(jīng)110.5°—113.5°，是東西長118 km，南北長412.5 km的帶狀流域，占全省總面積的25.3%[1]。

汾河水庫是山西省內最大的水庫，汾河水庫控制流域面積達5 268 km2，地處于汾河干流上游婁煩縣境內。水庫東西寬5 km，南北長15 km，總面積為32 km2，是一項綜合性的水利樞紐工程，具有灌溉、供水、防洪等多項功能。

2 汾河水庫入庫洪水統(tǒng)計特性及變化規(guī)律

2.1 水庫歷年洪水場次統(tǒng)計

汾河水庫流域位于汾河上游，主要控制范圍是汾河水庫壩址以上的流域，流域面積約為5 268 km2，流域分屬靜樂縣、嵐縣、婁煩縣和寧武縣4縣，水庫控制的流域面積約占4個縣總面積的78.6%。汾河水庫上游支流澗河的婁煩水文站、支流嵐河的上靜游水文站和河岔水文站，三個水文站控制流域面積共4 952 km2，占汾河水庫控制流域面積的94%[2]，各站控制面積見表1。

表1 汾河水庫周邊水文站控制流域概況

因此，研究采用三站1995—2016年22年洪水資料疊加，所得洪水過程作為汾河水庫入庫洪水資料，以此分析汾河水庫入庫洪水特性及變化規(guī)律。

根據(jù)汾河水庫運行規(guī)程，以徑流量峰值大于等于50 m3/s的流量作為洪峰流量，并計為一場洪水，且將多峰、連峰洪水合計為一場洪水，共整理出58場洪水，汾河水庫逐年洪水次數(shù)統(tǒng)計見圖1。

圖1 汾河水庫逐年洪水次數(shù)統(tǒng)計

2.2 水庫年徑流量趨勢分析

研究中，根據(jù)汾河水庫1995—2016年有實測徑流資料的22年內的年徑流資料繪制圖2。

從圖2及汾河水庫長系列徑流資料可以得知：

圖2 汾河水庫年徑流變化曲線

一是年徑流豐枯變化很大。近22年來汾河水庫的年徑流豐枯變化很大，實測最大年徑流量出現(xiàn)在1995水文年，為10.913 9億m3，實測最小年徑流量出現(xiàn)在2001水文年，為1.333 3億m3，最大年徑流量約為最小年徑流量的8倍。

二是年內來水量分配很不均勻。年內豐水期6—9月，來水量占全年的50%以上。

三是徑流量的變化較大，枯中有豐、豐中有枯。汛期一般為6—9月，但每年起止時間有所差別。另外，雖然在一般情況下6—9月為豐水期，但是其中各月均會出現(xiàn)來水量小的時候。

四是年徑流量在總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢。

2.3 洪水洪峰年際變化及周期分析

研究中統(tǒng)計了汾河水庫洪水各次洪峰出現(xiàn)的情況，如表2所示。

從表2的統(tǒng)計資料及圖3中可知，在22年的58場洪水中，發(fā)生洪峰流量大于120 m3/s的洪水有33次，占總數(shù)的56.90%；一年中發(fā)生3次120 m3/s以上的洪水有5年，發(fā)生4次120 m3/s以上的洪水有3年，而1995、1996年年均發(fā)生了6次120 m3/s以上的洪水，但2001年、2004年沒發(fā)生大于120 m3/s流量的洪水，2009—2011年、2014—2016年連續(xù)三年均沒有發(fā)生大于120 m3/s流量的洪水；相反，1995—1998年連續(xù)四年中發(fā)生19次大于120 m3/s流量的洪水，2005—2008年連續(xù)四年中發(fā)生6次大于120 m3/s流量的洪水。1995—2016年洪峰流量變化情況見圖3。

圖3 1995—2016年洪峰流量變化曲線

表2 汾河水庫洪峰流量統(tǒng)計表

實測資料的峰差之比為17倍，說明汾河水庫洪水分布非常不均衡，高值對防洪造成很大的威脅，低值對水電站發(fā)電效益有很大的影響，洪水呈現(xiàn)頻發(fā)的一面，又出現(xiàn)突發(fā)的一面，峰谷交錯發(fā)生[3-4]。

同時，結合表2的統(tǒng)計結果，可以繪制平均間隔周期與洪峰流量關系，見圖4。

圖4 平均間隔周期與洪峰流量關系

可知在22年的58場洪水中，發(fā)生洪峰流量大于200 m3/s以上的洪水有19次，發(fā)生洪峰流量大于250 m3/s以上的洪水有11次，發(fā)生洪峰流量大于300 m3/s以上的洪水有11次，發(fā)生洪峰流量大于350 m3/s以上的洪水有10次，發(fā)生洪峰流量大于400 m3/s以上的洪水有7次，發(fā)生洪峰流量大于450 m3/s以上的洪水有4次；而在22年中只有1995年、1996年、2003年發(fā)生過洪峰流量大于450 m3/s的洪水，自2003年以后洪峰流量明顯減小。歷史上汾河水庫有幾個較明顯的多洪時期和少洪時期，如多洪期1995—1999年，少洪期2004—2016年。其中洪水大于350 m3/s流量的有10次，幾乎每隔兩年發(fā)生1次，最多一年發(fā)生4次，如1996年；1995—1999年連續(xù)五年發(fā)生9次350 m3/s以上的洪峰流量，幾乎一年就發(fā)生2次，而2004—2016年卻連續(xù)十三年未發(fā)生大于350 m3/s的洪峰流量。因此，汾河水庫應以蓄水為主，并應預防突發(fā)性洪水。

2.4 水庫汛期洪水分布

進入汛期后，水庫的主要目標為防洪，本研究中以旬為時段，統(tǒng)計了汾河水庫7、8月份不同量級洪水的分布情況，如表3所示。

表3 汾河水庫主汛期各量級洪水的旬分布情況

從表3可以看出，汾河水庫入庫洪水在主汛期的各旬分布是很不均勻的，各量級的洪水基本上都以7月中旬發(fā)生次數(shù)最多，而8月上旬發(fā)生各量級洪水的次數(shù)次之，洪峰流量大于512.908 m3/s的洪水發(fā)生在7月下旬和8月上旬。而洪峰流量大于316.77 m3/s的洪水次數(shù)以8月上旬為最多，洪峰流量大于195.892 m3/s的洪水有35.7%和28.6%發(fā)生在7月中旬和8月上旬。

3 結語

在本研究汾河水庫22年實測洪水資料的基礎上，較為詳細地分析了汾河水庫入庫洪水的規(guī)律，可以得到以下幾點結論：

一是汾河水庫的年徑流豐枯變化很大，枯中有豐、豐中有枯，且年內來水量分配很不均勻，但是年徑流量在總體上呈現(xiàn)出上升的趨勢。從汾河水庫徑流變化來看，汾河水庫在運行中應注意為春耕階段蓄存一定的水量，以滿足頻發(fā)的冬春季干旱，應對水資源量不足的現(xiàn)狀。

二是汾河水庫的入庫洪水在主汛期7、8月各旬分布是很不均勻的，各量級的洪水基本上都以7月中旬發(fā)生次數(shù)最多，而8月上旬發(fā)生各量級洪水的次數(shù)次之，洪峰流量大于512.908 m3/s的洪水主要發(fā)生在7月下旬和8月上旬。因此，汾河水庫秋季開始蓄水的時間可從8月下旬開始。

三是通過分析汾河水庫洪峰流量，可以看出汾河水庫洪水分布是非常不均衡的，峰谷交錯發(fā)生。因此，汾河水庫應做好水資源優(yōu)化配置，實施合理的調度方案，協(xié)調水庫防洪與蓄水的矛盾。