桃花水对白山水库蓄水的影响分析

发表时间:2020/6/1   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:段明国 胥珈珈 零磊 王明臣
[导读] 摘要:本文通过对近为全面分析影响融雪期径流量的因素,提高融雪期径流量预报精度,本文通过对白山流域与融雪相关的各水文要素的特征分析,研究了各要素对春季径流的影响,同时分析模拟了春季融雪径流的开始时间,确定融雪影响时间段即主要融雪期,构建了精度较高的融雪期径流量预报模型,对预报调度具有很好的参考价值。
        白山市气象局  吉林白山  134300
        摘要:本文通过对近为全面分析影响融雪期径流量的因素,提高融雪期径流量预报精度,本文通过对白山流域与融雪相关的各水文要素的特征分析,研究了各要素对春季径流的影响,同时分析模拟了春季融雪径流的开始时间,确定融雪影响时间段即主要融雪期,构建了精度较高的融雪期径流量预报模型,对预报调度具有很好的参考价值。
        关键词:融雪;径流量;气温
        一、引言
        白山发电厂位于吉林省桦甸市境内,第二松花江上游,是国家电力公司东北公司直属的梯级水力发电厂,国家特大型企业。白山发电厂介于东北电网南网、北网之间,地理位置适中,在东北电网中担负调峰、调频和事故备用任务,目前是东北电网装机容量最大的水电厂。白山发电厂总装机170万千瓦,设计年平均发电量23.6亿千瓦时。白山大坝为三心圆混凝土重力拱坝,最大坝高149.5米,坝顶弧长676.50米。2000年5月15日,国家电力公司正式命名白山发电厂为“一流水力发电厂”,成为国家电力公司直管大型水电厂中第一个获此称号的水电厂。该地区有极丰富的雪资源,气候特点是年平均气温偏低(与同纬度平原相比),冬季降雪量偏大,一般降雪量可占全年降水量的10% ~ 15%,丰年高达30%,最大年积雪深可达1.2m。春汛,也称“桃花汛”,是春季转暖冰雪消融或春雨作用引起江河水位上升的现象。春汛对于春季缺水的北方地区是宝贵的资源,可以提供灌溉生活用水,对农牧业的发展意义重大;对于黄河流域,可利用春汛洪水冲刷降低潼关高程;对于东北部分流域,春汛期形成的凌汛对上下游水工建筑物和人民的生命财产安全都造成了巨大威胁。因此,春汛径流量预报对充分利用融雪水资源有重要意义。
        在春季主要融雪期径流量预报中,融雪影响因素的确定和分析方法的选择是构建预报模型的关键。传统的降水径流相关的线性分析方法忽略了融雪对春季径流的影响,预报误差较大。为全面分析影响融雪期径流量的因素,提高融雪期径流量预报精度,本文通过对白山电厂流域与融雪相关的各水文要素的特征分析,研究了各要素对春季径流的影响,同时分析模拟了春季融雪径流的开始时间,确定融雪影响时间段即主要融雪期,构建了精度较高的融雪期径流量预报模型,对预报调度具有很好的参考价值。
        二、国内外相关研究现状
        积雪作为气候的产物是气候系统一个重要的生态因子,也成为了水文学、气象学的重要指标。积雪可按照持续时间分为全年不化的永久性积雪和冬季形成、春夏季融化的季节性积雪,依据积雪持续时间是否大于 2 个月,季节积雪又可分为稳定积雪和不稳定积雪。
        融雪期径流量是春汛产生的原因之一,因为融雪径流补给来自积雪消融,所以融雪径流的产生发展受积雪空间分布、积雪量、积雪性质等特征的直接影响。融雪期径流量仁水库流域春季融雪径流研究的研究离不开对降雪、积雪、融雪影响因素和特性的研究,下面从积雪研究进展和融雪研究进展两大方面分析。
        不同空间尺度上的积雪的影响因素与积雪的关系差别较大,因此从宏观尺度与微观尺度两个角度对积雪的影响因素进行分析。气候与地理特征(海拔、地理位置)为宏观尺度上降雪与积雪特征的主要影响因素。气候通过影响一个地区空气冷暖及降水量,从而影响积雪量的大小。在微观尺度上,风、地形、植被、坡度、坡向、日照辐射等为积雪的主要影响因素。除了影响积雪蒸发,植被主要通过覆盖率以及截雪率对积雪厚度产生影响。森林所发挥的挡风作用使林内停留的积雪量增加,没有植被覆盖地区积雪容易被吹蚀吹扬,停留在低洼地区。同时,分析日照辐射因素时必须与植被、坡向等因素结合,不同地形与植被对积雪的遮蔽效应不同,从而积雪接收到的太阳辐射不同。
        三、数据资料及分析方法
        本文采用实测数据包括降水、气温、径流三个方面:
        (1)实测逐日降水量数据来自流域内的雨量站,数据系列为2008年-2018年。
        (2)实测气温数据来自中国气象数据网的中国地面气候资料日值数据集,本文采用白山站2008年-2018年的逐日平均气温作为基础数据,作为流域日平均气温。
        (3)径流量数据为2008-2018年实测入库径流量。
        研究结果
        对春季融雪的影响因素主要有气温、降水、径流三方面:气温方面:稳定积雪期 12-2 月气温影响着积雪密度及颗粒大小等积雪性质,因此将 12-2 月月平均气温累计作为一个因子;融雪期各旬气温大小不仅影响融雪强度,也通过影响土壤冻结程度而影响下渗强度,因此将 3-4 月各旬平均气温作为相关因子。降水方面:冬季降雪量是融雪径流量的来源,因此将其作为一个因子;融雪期各旬降水量以降雪或降水的形式补给径流量,因此将 3-4 月各旬降水量累计作为相关因子。径流方面:春季径流处于流域地下水补偿阶段,各旬之间的径流具有一定的相关关系,因此将 3-4 月各旬平均径流作为相关因子。;利用excel计算得出
        Q0为当旬流量。分析如下:
       
        (1)3 月上旬径流量主要来自基流和部分融雪,因此与上旬基流Qi和冬季降雪量Ps、稳定积雪期气温Ts、当旬温度To关系密切。
        (2)3 月中旬径流量的相关因子是在 3 月上旬的基础上增加了上旬降水和上旬气温,这是由于 3 月上旬起的气温存在正负交替的波动,降水也存在雨雪两种形式,因此径流量与上旬降水相关;3 月下旬径流量的相关因子主要是当旬、上上旬、冬季的气温和降雪以及上旬的径流,且受本旬的降水影响显著;4 月上旬和中旬的径流量影响因子相似,主要为本旬、上旬降水,冬季降雪及上旬的径流温度等。
        (3)4 月下旬起径流量则与冬季降雪关系不大,主要受本旬、上旬的降水径流影响。
        五 总结
        白山水库流域春季的季节性融雪对径流量有显著的影响,研究融雪径流的开始时间及影响时段,提高春季径流特别是融雪期径流量预报精度,对白山水库流域下游工农业用水供给管理以及水库的调度具有重要意义。但是还缺少检验,希望在以后的工作中能够将成果与长期预报结合,为水库服务,并在检验的过程中不断修定预报模型。
        参考文献:
        [1]几种春汛預报方法的試作[J]. 水文月刊,1960(02):11-17.
        [2]朱景亮. 松花江流域融雪产流特征及其影响因素研究[D]. 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心),2015.
        [3]几种春汛預报方法的試作[J]. 水文月刊,1960(02):11-17.
        [4]马骥,马琰. 伊敏河春汛洪水要素预测探讨[J]. 黑龙江科技信息,2012(18):71.
        [5]侯素珍,王平. 桃汛洪水对潼关高程作用分析[J]. 泥沙研究,2005(01):53-56.
        [6]马骥,马琰. 伊敏河春汛洪水要素预测探讨[J]. 黑龙江科技信息,2012(18):71
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