王海剛

(遼寧省遼陽(yáng)水文局，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

0 引 言

太子河貫穿遼寧省中部，主要流經(jīng)本溪、鞍山、營(yíng)口、遼陽(yáng)、撫順等城市，流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，景觀變化劇烈。太子河有南、北二源，兩源于本溪縣南店子鎮(zhèn)匯合成干流，河流全長(zhǎng)412.9km，年徑流量33.3億m3，總面積13883km2。太子河葠窩水庫(kù)上游段植被良好，地勢(shì)陡峭，森林覆蓋率較高，該段占全流域60%；葠窩水庫(kù)至遼陽(yáng)段地勢(shì)較緩，植被覆蓋率低，人口密集，地貌以低山丘陵為主，水土流失問(wèn)題突出；遼陽(yáng)以下段以平原為主，河流斷面淺，坡度較緩，河流彎曲，河道泄洪能力低極易造成洪澇災(zāi)害。

葠窩水庫(kù)的建成運(yùn)行太子河中下游的河湖關(guān)系及其水文情勢(shì)。研究表明，5-6月初(汛前)葠窩水庫(kù)預(yù)泄使得太子河水位抬高，并潛在影響了防洪形勢(shì)；9-10月(汛末)葠窩水庫(kù)蓄水使得太子河水位降低，從而導(dǎo)致抗旱能力的減弱、枯水期提前，在一定程度上影響了濕地、河湖生態(tài)環(huán)境；在其它月份，太子河水文情勢(shì)受葠窩水庫(kù)運(yùn)行的影響相對(duì)較小。然而，河流水文情勢(shì)應(yīng)包括[1-3]。因此，結(jié)合太子河水文太子河水文情勢(shì)在葠窩水庫(kù)運(yùn)行前后的變化特征，可為流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)及太子河水資源可持續(xù)利用提供決策依據(jù)。

1 太子河水位資料

以太子河遼陽(yáng)站為代表站，收集整理1959-2018年遼陽(yáng)站逐日平均水位資料，并參考IHA法中的流量指標(biāo)構(gòu)建反映太子河水文情勢(shì)的水位指標(biāo)，如表1所示。

表1 河流水位指標(biāo)

表1 河流水位指標(biāo)

本研究按水文年統(tǒng)計(jì)1959-2018年遼陽(yáng)站逐日平均水位資料及其歷年的水文指標(biāo)，5月太子河流域逐漸進(jìn)入汛期，清河、細(xì)河、臥龍河、小湯河、五道河來(lái)水增加，干流水位持續(xù)上漲；8月以上支流來(lái)水量開(kāi)始下降，而該時(shí)段正處于主汛期的渾河流域出現(xiàn)河水倒灌、高水位“頂托”現(xiàn)象，從而使得太子河維持高水位；10月渾河干流水位、流量開(kāi)始減小，太子河出流加快水位不斷減小，并開(kāi)始進(jìn)入枯水期。考慮到波動(dòng)變化的太子河水位特征，水文年為5月至次年4月。

設(shè)分界點(diǎn)為1973年葠窩水庫(kù)建成運(yùn)行時(shí)間，對(duì)太子河水文情勢(shì)在水庫(kù)建成前后的變化特征進(jìn)行對(duì)比分析。采用95%的置信度水平和t檢驗(yàn)法，對(duì)水位指標(biāo)的變化顯著性進(jìn)行判定，通過(guò)對(duì)比百分比絕對(duì)值反映各指標(biāo)變化的劇烈程度。

2 水文情勢(shì)變化

葠窩水庫(kù)建成運(yùn)行前、后太子河的水文情勢(shì)變化特征，如表2所示。從表2可以看出：①太子河流域各月平均水位均呈現(xiàn)出不同幅度的減少，通過(guò)顯著檢驗(yàn)的月份有11月至次年3、5、8月；太子河年平均水位也表現(xiàn)出顯著降低的變化特征，1973-2018年的多年平均水位12.41m較1959-1972年的13.76m減少了1.35m。近20a太子河徑流量的減少在很大程度上取決于流域降水量的減小，這也是引起太子河年平均水位降低的關(guān)鍵。為騰空防洪庫(kù)容，葠窩水庫(kù)加大了預(yù)泄期下泄流量并使得渾河流域?qū)μ雍铀坏?頂托"現(xiàn)象明顯增強(qiáng)。原則上，在維持其他條件不變的情況下應(yīng)該抬高太子河6、7月的平均水位，但實(shí)際水位卻有所下降，表明降水變化可能也是影響6、7月平均水位降低的重要因素。11月太子河水位顯著降低，這主要與葠窩水庫(kù)的建成運(yùn)行有關(guān)。太子河中下游水位受葠窩水庫(kù)蓄水作用而下降，從而使得渾河干流與太子河徑流速度的加快、水力坡度的加大，這不僅降低了渾河下游水量減少受三峽水庫(kù)蓄水的不利影響，而且減少了太子河蓄水量，并進(jìn)一步降低了太子河解決枯水期問(wèn)題的能力。②太子河低脈沖歷時(shí)延長(zhǎng)且發(fā)生次數(shù)顯著增加、不同歷時(shí)極端低水位顯著降低，反映出太子河枯水問(wèn)題與流域本身枯期降水減少、蓄水量減少、汛末水位過(guò)快降低有關(guān)；太子河的高脈沖歷時(shí)及不同歷時(shí)極端高水位顯著降低，這可能與太子河流域、渾河流域聯(lián)合防洪調(diào)控有關(guān)；太子河最低1d水位發(fā)生時(shí)間有所提前且極端水文事件發(fā)生時(shí)間變化并不顯著，漲落水交替次數(shù)、漲水率、落水率等反映太子河水文條件變化情況的指標(biāo)均未出現(xiàn)顯著的變化[4]。③統(tǒng)計(jì)時(shí)段取11月，對(duì)落水變化特征做進(jìn)一步深入分析；1959-1972、1973-2018年11月的多年平均落水率為0.11m/d和0.15m/d，并且t檢驗(yàn)結(jié)果顯著，表明太子河11月水流速度加快，水位下降速度較快。

表2 太子河水文情勢(shì)變化

續(xù)表2 太子河水文情勢(shì)變化

圖1反映了變化百分比絕對(duì)值的排序特征。從圖1可以看出，低脈沖歷時(shí)、低脈沖發(fā)生次數(shù)和高脈沖歷時(shí)最大的是高脈沖歷時(shí)水文指標(biāo)，絕對(duì)值達(dá)到70%，其它指標(biāo)均不超過(guò)15%。研究表明，除高脈沖歷時(shí)排序靠前的其它水位指標(biāo)均可反映枯水期水文情勢(shì)，可見(jiàn)太子河枯水期水文情勢(shì)受葠窩水庫(kù)建成運(yùn)行的影響程度相對(duì)較大。根據(jù)低脈沖發(fā)生次數(shù)及歷時(shí)、最低1d水位發(fā)生時(shí)間、不同歷時(shí)極端最低水位、枯期月平均水位等指標(biāo)反映的太子河枯水期水文情勢(shì)變化，可以將太子河枯水問(wèn)題歸結(jié)為枯水位降低、枯水歷時(shí)延長(zhǎng)、枯水期提前三大類。太子河枯水問(wèn)題在很大程度上影響了河道航運(yùn)、生產(chǎn)供水、周邊居民生活以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)較大的不利影響。例如，水量減少、水位降低可引起水質(zhì)變差或河道自凈功能退化的問(wèn)題，從而降低太子河枯期水環(huán)境和水資源承載力；此外，水量減少可在一定程度上影響魚(yú)類的安全越冬，使得各類水生物種的活動(dòng)空間縮小。

圖1 太子河水位指標(biāo)變化百分比絕對(duì)值

太子河水文情勢(shì)變化是取用水、葠窩水庫(kù)、氣候變化等各類因素綜合作用的結(jié)果，未來(lái)仍需進(jìn)一步深入研究水文情勢(shì)變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、不同影響因素對(duì)水文指標(biāo)變化的貢獻(xiàn)率、生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施等。

3 結(jié) 論

在流域內(nèi)人類活動(dòng)、降水變化、葠窩水庫(kù)等各類因素的綜合作用下，相對(duì)于1959-1972年，1973-2018年太子河水文情勢(shì)發(fā)生明顯的變化，其中表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)，11月落實(shí)率呈現(xiàn)出明顯增大的變化特征，總體上枯水期變化百分比絕對(duì)值偏高。表明，枯水期太子河具有較為顯著的水文情勢(shì)變化特征，為有效解決太子河枯水問(wèn)題應(yīng)加快水庫(kù)群調(diào)度模式的優(yōu)化研究。