濰河區(qū)年月天然河川徑流量計算分析

王忠國，宋果毅，張文韜

目前，山東省正在進行第三次水資源調(diào)查評價工作。由于人類活動對河川徑流的影響越來越大，所以正確估算天然河川徑流量，使年徑流統(tǒng)計系列具有統(tǒng)一基礎(chǔ)，使年內(nèi)分配符合天然過程，就必須進行還原計算。還原計算過程中，年月天然河川徑流量出現(xiàn)了負值，對此分析如下：

1 單站天然河川徑流量的計算

1.1 計算要求

按照第三次《山東省水資源評價技術(shù)細則（印發(fā)稿）》（以下簡稱《細則》）以及山東省水文局地表水資源評價階段成果審查及技術(shù)研討會的要求，結(jié)合高崖水庫站的流域特性和資料情況，推求天然徑流量。對于控制面積內(nèi)不存在蓄水、引水、提水及河道分洪或堤防決口的水文站，實測河川徑流量即為天然河川徑流量；對于控制面積內(nèi)存在蓄水、引水、提水及分洪或決口的水文站，進行逐月、逐年的實測河川徑流量進行還原計算。高崖水庫站按逐年、逐月進行還原計算。當(dāng)還原后的天然月河川徑流量出現(xiàn)負值時，對各項逐月還原水量進行具體分析。

1.2 計算方法

1）高崖水庫站選為水資源評價的水文站，對單站年實測河川徑流系列進行了一致性還原計算。做出了歷年逐月的天然河川徑流量。還原計算采用全面收集資料和典型調(diào)查分析相結(jié)合的方法，按照評價要求逐年逐月進行。

2）按《細則》要求，對地表水利用的耗損量進行還原。還原的主要項目包括：農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和生活用水的耗損量（含蒸發(fā)消耗和入滲損失），跨流域引入、引出水量，河道分洪水量，水庫蓄水變量等。第三次水資源評價時段內(nèi)，高崖水庫站還原的主要項目是農(nóng)業(yè)還原水量、工業(yè)和生活還原水量、水庫蓄水變量；本次評價時段內(nèi)無跨流域引入、引出水量，河道分洪水量。

3）還原計算時段內(nèi)天然徑流量的計算公式：

式中：W為天然河川徑流量，m3；W1為實測河川徑流量，m3；W2為農(nóng)業(yè)灌溉耗損量，m3；W3為工業(yè)用水耗損量，m3；W4為城鎮(zhèn)生活用水耗損量，m3；W5為跨流域（或跨區(qū)間）引水量，引出為正，引入為負，m3；W6為河道分洪不能回歸后的水量，分出為正，分入為負，m3；W7為大中型水庫蓄水變量，增加為正，減少為負，m3。

對于高崖水庫站式（1）簡化為式（2）：

式中符號意義同上。

式（2）中僅列出了對水文站實測徑流量影響較大的還原項目，《細則》要求各地可根據(jù)具體情況增減項目。

天然河川徑流量W的計算公式（1）中，W2、W3、W4都是耗水量，均為正值；W1為實測河川徑流量有正有負；W7為大中型水庫蓄水變量，增加為正，減少為負。還原計算過程中，濰河區(qū)地表水資源評價年月天然河川徑流量出現(xiàn)了負值，計算結(jié)果見表1。

表1 濰河區(qū)高崖水庫站歷年逐月河川徑流量表

2 天然河川徑流量負值分析

2.1 天然河川徑流量概念

在第三次水資源評價中，地表水資源量是指河流、湖泊等地表水體中由當(dāng)?shù)亟邓纬傻?、可以逐年更新的動態(tài)水量，用天然河川徑流量表示。地表水資源量循環(huán)的時間單位是一年，由當(dāng)?shù)亟邓纬?，是正值?/p>

2.2 流域下墊面條件的影響

從水量交換的角度也可把全球陸海水量平衡的區(qū)域劃分為4個自然系統(tǒng)，即分為大氣系統(tǒng)，流域系統(tǒng)，土壤系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)。

其中流域系統(tǒng)水量平衡方程式為：

式中：±△S為流域蓄水量，m3；P為降水量，m3；R 為徑流量，m3；E 為蒸發(fā)量，m3。

由于人類活動改變了流域下墊面條件，導(dǎo)致入滲、徑流、蒸發(fā)等水平衡要素發(fā)生一定的變化，從而造成徑流的減少（或增加）。下墊面變化對產(chǎn)流的影響非常復(fù)雜，而在半干旱半濕潤地區(qū)，許多流域的徑流因下墊面變化而衰減的現(xiàn)象已經(jīng)非常明顯。地表層下墊面的變化反映在流域蓄水量△S的變化上，是由于人類活動影響造成的，如農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水、城市化增加城鎮(zhèn)生活用水、跨流域（或跨區(qū)間）引出引進水量、河道分洪、大中型水庫數(shù)量增加、庫湖串聯(lián)、河道梯級攔河閘壩等水利工程建設(shè)，造成流域蒸散發(fā)和滲入地下水量的變化。在干旱年份或枯水季節(jié)，公式（3）中，降水量P很?。ㄈ绺哐滤畮煺?006年是枯水年，流域平均降水量412.7mm），農(nóng)業(yè)灌溉等人類活動用水量就增大，加大河道、水庫、湖泊的取水量，流域內(nèi)蒸散發(fā)E也隨之增大，流域內(nèi)水庫、湖泊蓄水量減少，△S成為負值，水量平衡方程式中徑流量R變?yōu)樨撝?。即年月天然河川徑流量成為負值。對于非閉合流域或處于流域的上游的單站還原計算，下墊面變化對天然河川徑流量影響更加復(fù)雜，若產(chǎn)生的影響是增大蒸散發(fā)量或增大滲入地下水的補給量，年月天然河川徑流量成為負值就具有了合理性。

2.3 水庫蒸發(fā)量和滲漏量分析

水庫蒸發(fā)量和滲漏量作為下墊面因素，徑流量還原計算不考慮。第三次水資源評價，《細則》中年月天然河川徑流量計算公式（1），根據(jù)高崖水庫站流域特性和資料情況，推求年月天然河川徑流量公式（2）中：W1是高崖水庫站流入河道、流入渠道、城市供水和本站蓄水變量之和。其中，該站流入河道、流入渠道和城市供水都是正值；W2、W3、W4是高崖水庫站流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉耗損量、工業(yè)用水耗損量和城鎮(zhèn)生活用水耗損量，也都是正值；在干旱年份或枯水季節(jié)，降水量小，農(nóng)業(yè)灌溉等人類活動用水量就增大，本站水庫蓄水量和流域內(nèi)大中型水庫蓄水量就將大量減小，大中型水庫蓄水變量是負值，且比較大。

同時，流域內(nèi)蒸散發(fā)量將增大。根據(jù)式（1），高崖水庫站本次水資源評價不考慮水庫蒸發(fā)損失量還原、流域內(nèi)蒸散發(fā)量還原和地表水滲入地下水的補給量，在干旱年份或枯水季節(jié)，其年月天然徑流量就出現(xiàn)了負值。

3 結(jié)語

當(dāng)前，進行第三次山東省水資源調(diào)查評價工作，要在單站還原計算的基礎(chǔ)上，對其同步期逐年天然河川徑流量進行系列一致性分析。同量級降水條件下2000年以后降雨徑流點據(jù)明顯偏離2000年以前的降雨徑流點據(jù)時，則表明下墊面變化對徑流影響較大，對原1956—2000年天然年河川徑流系列要進行一致性修正。