第一章流域概况 一、 自然地理概况 坪头水电站位于宝鸡市坪头镇，是渭河干流陕西境内上游的水资源开发工 程，控制流域面积30308km2。 渭河发源于甘肃渭源县乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县（市）， 全长818km,总流域面积6.24万km2。渭河由宝鸡风阁岭流入陕西境内，于陕 西潼关港口东汇入黄河，陕西境内河长502km,流域面积3.32万km2,分别占 渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%，是关中地区的主要地表水资源。 坪头水电站以上渭河横跨甘肃、宁夏、陕西三省（区）的天水、定西、平 凉、武都、固原、宝鸡六个地区共二十个县（市）。其中甘肃省有渭源、陇西 武山、甘谷、通滑、静宁、漳县、秦安、张川、清水、庄浪、岷县、会宁、临 祧、天水市、天水县共十六个县（市），流域面积25708km2,占坪头水电站以 上流域面积的84.8%：宁夏省有西吉、固原、隆德三县，流域面积3250km2, 占坪头水电站以上流域面积的10.7%：陕西省有宝鸡县几个乡镇，流域面积 1350km2,占坪头水电站以上流域面积的4.5%。该电站以上渭河全长404km, 平均比降3.1%。 由于电站以上宁夏、陕西所占流域面积较小，故主要将甘肃省渭河流域情 况加以介绍。据1989年甘肃省渭河流域规划知，1980年甘肃省渭河流域总耕 种地面积1233.13万亩，草原面积173.39万亩，林地228.9万亩，山地耕种面 积1128.8万亩，川地耕种面积104.39万亩。现状有效灌溉面积112.39万亩， 流域人口390.58万人。 流城多年平均降水量440~606.7mm,年蒸发量1271~1657mm,无霜期 158~206天，作物主要以小麦为主，其次玉米、高梁、大麦、黑麦等，经济作 物为胡麻、甜菜、荟花和瓜果等类。 流域地形地貌大致可分为三种类型区： 1.黄土丘陵沟壑区主要分布在流域中部、西部和北部，共17372km2,占 总流域面积67.5%。其特点是黄土深厚，土质松软，丘陵起伏，沟壑纵横，植 被稀少，暴雨集中，干旱频繁，是水土流失严重区。 2.土石山区分布在流域东部和南部的边缘地带，一般宽度为10一20km, 流域面积6553km2,占总流域面积25.6%。该区山势宏伟，形势险要，多为稀 疏稍林，岩石露头多，高寒阴湿，多年降水量为600~700mm,无霜期短，水 1
土流失比较轻 3.河谷川台区，共1783m,占总流域面积6.9%。主要分布在渭河干支 流的中、下游地带，一般宽度为1一2km。该区土地平坦、肥沃，气势温和， 无霜期较长，水利、交通条件良好，是农业和工业基地区。 二、 水文资料 渭河林家村站于1934年1月设立，原名称太寅站，1959年7月改名为林 家村站。测站变动情况为1945年1月太寅站基本断面上迁100m,同年11月又 上迁100m,到1948年又上迁100m,直到1965年元月下迁300m至今。因控 制流域面积受基本断面变迁影响不大，故水文资料均可合并统计。至今共有不 连续68年径流、洪水、泥沙资料(1934一2001年)。 该站上游干流有南河川水文站，位于甘肃省天水县南河川乡刘家庄，于 1944年设立，控制渭河流域面积23385km2,至今不连续的59年径流、泥沙系 列。下游有省水文总站设立的魏家堡、黄委会设立的咸阳水文站，它们分别设 于1937年、1931年。魏家堡站仅有1946年以后的径流泥沙整编成果。咸阳站 控制流域面积37006km2,有1934~2001年不连续的68年径流泥沙系列。 由于坪头水电站无实测资料，根据上述情况，本次水文分析拟以林家村水 文测站为参证站，对坪头水电站进行水文分析。 ·2
第二章径流分析 一、参证站（林家村）径流还原 渭河流域林家村以上水资源开发利用历史久远，但由于受历史条件限制水 利事业发展较为缓慢。解放以后，特别是五、六十年代到八十年代水资源开发 得到了迅速发展，但这些已被利用的水资源没有包含在林家村测站的实测径流 内，使各年实测的径流资料系列基础不够一致。因此这些实测资料原则上不能 直接应用数理统计方法进行分析研究，而应将受不同程度人类活动影响的径流 资料，通过还原计算，达到具有一致性的资料后才能进行分析计算。影响径流 变化的人类活动措施是多样的，本次设计中，还原主要考虑农业灌溉用水、工 业和人畜生活用水的还原。 径流还原计算采用分项调查法，各年天然径流量与实测径流量、还原水量 间的水量平衡方程式为： W天然=W实测+W还原 W还原=W农灌+W工业+W生活 式中：W天然一一计算断面天然径流量 W实测一一计算断面实测径流量 W还原一一计算断面以上的还原径流量 工业一一计算断面以上工业、乡镇企业耗水量 W农灌一 计算断面以上农业灌溉耗水量 W生活 一计算断面以上人及牲畜耗水量 林家村水文站以上共涉及陕、甘、宁三省（区），由于陕西和宁夏二省（区） 所占流域面积较小，流域主要耗水量是甘肃省。故本次设计中只考虑甘肃省的 水量还原。 1、农业灌溉净耗水量计算 W农=M·A-B) 式中：W农 -一农业灌溉净耗水量（万m3) M一一毛灌溉定额(m/万亩) A一一实灌面积（万亩） B一一灌溉水回归系数 净灌溉定额取192m/亩，毛灌溉定额取427m3/亩(n=0.45),灌溉回归水 3
系数取02，农灌水量的月分配如表1。 表1甘肃省农业灌溉用水月分配表 月份123456789101112合计 比例(%)//11.0212.916.120.28p3.196.17//10.30/100 2、工业净耗水量计算 工业耗水量采用综合万元产值耗水定额计算，计算公式为 W红=Y.S/10000 式中：W工一一工业用水净耗水量（万m3) Y 一工业综合万元产值耗水定额(m3万元) S一一工业年产值（万元） 甘肃省消河流域工业类别主要是机械制造、电子仪表、建材、烟草，其次 是治金、纺织、煤炭、化工等门类。主要工业分布在天水及渭河干流川台区。 本次还原计算采用的综合万元产值耗水定额300m3/万元，乡镇企业为 100m'/万元。流域工矿及乡镇企业年产值根据实际调查采用不变价将现值统一 折到基准年1980年。根据拟定的流域万元产值耗水量和历年调查的工业及乡镇 企业年产值，求得的历年工业净耗水量再扣除地下水部分的用水量后，平均分 配到各月即为工业还原水量。 3、城市、乡镇人口及牲畜耗水量计算 采用城市、乡镇及牲畜生活用水综合定额法计算，计算公式为 W生=0.365R1 式中：W生一人畜生活耗水且（万m) y,一一人或牲畜耗水定额L/人（头、只）·日 -万人（头、只） 本次拟定为：城镇人口60L/人日、农业人口25L/人日、大牲畜30L/头日 小牡斋8L头·日，以此所计算的年耗水量再平均分配到各月。 根据甘肃省调查资料和我省经验，其工业和人畜生活用水中地表和地下水 分配比例拟定见表2。 表2地表地下水分配比例 用水类型 农村生活城镇生活 工业 大牲畜 小牲畜 备注 项目 地表水占(%) 10 20 20 10 10
地下水占(%)9080809090 根据拟定的用水标准和历年城镇、农村人口、大小牲畜头数的年统计资料 计算用水量扣除地下水部分即为人、畜净耗水量。 4、林家村天然径流量组成 按上述农灌、工业及人畜还原水量分配到年内各月与林家村相应年份实测 月径流过程（河渠之和）相加，即得1944~2001年天然径流量。 二、 参证站（林家村）天然径流分析计算 1、年径流特征值分析 采用水利年(10月~9月)对林家村径流进行分析，用我国现行水文计算 规范规定的皮尔逊Π型(P一Ⅲ)曲线作为理论频率曲线适线（图1），得到各 水利工程天然年径流量的特征值及一些典型频率的年径流量如表3。 表3林家村站天然年径流频率计算成果 G 不同频率的年径流量w,(10m) 计算采用计算采用Cv20%25%30%50%70%75%80%85%90% 23.723.70.380.42.031.129.227.622418.016.815.614212.6 2、径流的年内分配 采用典型年同倍比缩放法求得的部分典型频率的天然年径流量年内分配 (各月径流量占年径流量的比例、月径流量和月平均流量)见表4。 3、径流的年际变化 林家村水文站的天然年径流量的年际变化较大：变差系数Cv=0.4,最大最 小径流量比值达5.8。另外，本次计算采用系列从现象看存在着径流逐渐减小 的趋势（图2），且存在着明显的年代变化：在50年代处于丰水期，60年代水 量也相对较丰，70年代为枯水期，80年代再度成为丰水期，90年代则为持续 干早期，而且是50年中水量最少的。这种趋势的未来变化如何，关键要看今后 一段时间的水量丰枯状况。按以往50年的变化规律看，今后10年左右应属丰 水期，增加这一丰水期后，可望使年径流的变化趋势趋于平稳。如果继续保持 目前趋势（即使是加入今后10年左右的丰水期使年径流量减小的趋势变缓）， 则可能需要从气候变化等分析原因。另一方面，也许需要通过更严格的水量平 5
衡研究，准确地测定各种损失水量，分析流域内自然条件改变可能导致的水量减少 ·6
500t +0'SLI 60'8Z 6628 50l 目 三 到 %0s
·一年径流过程 ---趋势线 40 44-4549-5054-5559-6064-65697074-7579-8084-8589-9094-959900 水利年 图2林家村水文站年径流过程线 三、 坪头水电站年径流分析 将参证站一一林家村水文站的天然径流分析成果按面积比拟法折算到坪头 水电站坝址处，就得坪头水电站的天然径流分析成果（表5）。 表5坪头水电站天然年径流频率成果 统计参数 不同频率的年径流量wp(10m) 币C,C,20%25%30%50%70%75%80%85%90% 23.40.40.830.728.927.322.117.816.615.114.012.5 四、 设计径流分析 1、设计水平年坪头电站以上流域耗水量 ()社经发展达到指标 2015年工业产值、城镇及农业人口、牲畜头数的发展指标，采用年增长率 法计算，采用的年增长率为城镇人口8%。农业人口10%、猪2.86%、羊0.0677%、 大牲畜1.8%，工业产值8.4%（甘肃省规划值）。其基数分别采用：人口为1994 年、牲畜头数1993年、工业（乡镇企业）1990年。由此推算到2015年，流域 人口达554.96万人（其中非农人口52.76万人，农业人口502.2万人）。大牲畜 9
113.26万头、猪201.26万头、羊89.46万只、工业产值达50.48亿元，乡镇企 业产值34.45亿元：灌溉面积为2000年的规划值130.85万亩（有效），考虑到 国家退耕还林换草，封山育林政策的实施，2015年的灌溉面积取2000年的70%， 即91.6万亩。 (2)设计水平年耗水定额 考虑节水灌溉技术的推广，毛灌溉定额取380m/亩，工业万元产值净耗水 量400m3/万元，城镇人口生活用水90L/人·天，农村人口40L/人·天，牲畜用 水：猪20L/头·天、羊15L/只·天、大牲畜40L/头·天。 灌溉水回归系数0.2，地表地下水分配比例，农村生活用水地表水占25%、 城镇50%、工业50%、乡镇企业35%、牲备25% 经分析计算设计水平年流域年总耗地面水4.292亿m3,详见表6。 表6设计水平年坪头以上实际耗水量表 单位：万m 、项目 城镇 农村生活 工业 乡镇工业农业灌溉 合计 月份 生活 大牲畜 猪 羊 10月 7.12 15.0 3.4 3.021.01 829.81 396.41 01255.83 11月 7.1215.0 34 3.02 1.01829.81 396.412868.554124.38 12月 7.1215.07 3.43.021.01829.81 396.41 01255.83 1月 7.1215.07 3.4 3.02 1.01829.81 396.41 01255.83 2月 7.1215.07 3.4 3.02 1.01829.81 396.41 01255.83 3月 7.1215.07 3.4 3.021.01829.81 396.413069.074324.9 4月 7.1215.0 3.4 3.02 1.01829.81 396.41 3592.654848.48 5月 7.1215.07 3.4 3.02 1.01829.81 396.41 4494.995750.82 6月 7.1215.07 3.4 3.02 1.01829.81 396.415647.986903.81 7月 7.1215.07 3.4 3.021.01829.81 396.416458.427714.25 8月 7.1215.07 3.4 3.02 1.01 829.81 396.41 1718.352974.18 9月 7.12 15.0 3.4 3.02 1.01829.81 396.41 01255.83 合计 85.47180.79 40.7736.2312.089957.74756.93 2785042919.97 2、设计水平年坪头来水过程 从坪头历年各月径流量中扣除上述相应年月耗水量得设计水平年林家村历 年各月来水过程。 10