皖河流域水量平衡校核分析

舒 州

（安徽省安慶水文水資源局,安徽 安慶 246003）

0 引言

水量平衡可以定量揭示水循環(huán)與自然地理環(huán)境和人類社會(huì)的關(guān)系,反應(yīng)水文要素之間的數(shù)量關(guān)系。水量平衡計(jì)算可以檢驗(yàn)水文觀測(cè)結(jié)果的合理性。近年來,水量平衡在水文水利計(jì)算中運(yùn)用廣泛,河段的水量平衡計(jì)算能直觀反映出水文資料整編成果的合理性。 本文主要從河段、閉合流域單元對(duì)皖河流域水量平衡進(jìn)行校核驗(yàn)算。

1 流域概況

皖河發(fā)源于大別山南麓,是安徽省安慶市境內(nèi)最大支流。由長河、潛水、皖水三條一級(jí)支流及武昌湖水系組成,流域面積 6441 km2,其中長河2500 km2,潛水1326 km2,皖水1083 km2,武昌湖1084 km2。上游山區(qū),兩岸崇山峻嶺,河床狹窄,坡陡流急,礁灘甚多,卵石河床;中游丘陵,河床寬闊,水流平緩,沙質(zhì)河床,兩岸多農(nóng)田;下游平原圩區(qū)、湖泊灘地,受江水頂托倒灌,容易受澇。

長河花涼亭水庫以上、潛水野寨以上、皖水烏石堰以上為上游地區(qū),長河花涼亭水庫以下、潛水野寨以下、皖水烏石堰以下至石牌以上（4908 km2）為流域中游地區(qū),石牌以下至河口（包括武昌湖水系）為流域下游區(qū)域。皖河流域現(xiàn)有水文站 6 處,水位站3 處,雨量站34 處。皖河流域各節(jié)點(diǎn)河道特征值要素統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 皖河流域各節(jié)點(diǎn)河道特征值要素統(tǒng)計(jì)表

2 水平衡公式計(jì)算要素與單元分析

2.1 水量平衡公式計(jì)算要素分析

水量平衡方程式可由水量的收支情況來確定，通常情況下水量平衡計(jì)算式如下：

在水文資料整編中,一般水量平衡分析計(jì)算年內(nèi)或年內(nèi)某一時(shí)段,所以通常情況不考慮地下水,故水量平衡計(jì)算式為：

式中：P 是降雨總量；ER是蒸發(fā)總量；W0、W1是輸出總量、輸入總量；Wm、We分別是某時(shí)段平衡區(qū)的始、末時(shí)間對(duì)應(yīng)的蓄水量。

對(duì)于某一河段水量平衡的計(jì)算,一般采用此計(jì)算式：

2.2 水量平衡計(jì)算應(yīng)用單元分析方法

水量平衡是水文現(xiàn)象和水文過程分析研究的基礎(chǔ),也是水資源數(shù)量計(jì)算的依據(jù)。水量平衡公式各要素中,在濕潤和較濕潤地區(qū),徑流量大于蒸發(fā)量時(shí),徑流與降水的相關(guān)性高,可不考慮蒸發(fā)影響；在干旱地區(qū),徑流量小于蒸發(fā)量時(shí),蒸發(fā)量受降水影響較大。

水文資料整編中,對(duì)某個(gè)流域的水量平衡分析,將該流域內(nèi)的全部水文站斷面的出入水量納入計(jì)算分析范圍,采用河段水量平衡分析計(jì)算公式,支流斷面水量總和應(yīng)等于流域控制站斷面水量。

封閉流域降雨量應(yīng)與輸入、輸出水量收支平衡,通過流域大水量平衡可與水文資料整編成果進(jìn)行比較,以達(dá)到對(duì)流域水量平衡計(jì)算的合理性校核驗(yàn)算。

3 南方片整編軟件水量平衡分析計(jì)算

皖河流域內(nèi)水文站點(diǎn)岳西、潛山、烏石堰、花涼亭（東山頭二）、石牌以及花涼亭水庫實(shí)測(cè)洪水資料系列較長,為本流域水量平衡分析計(jì)算提供了條件。皖河流域各站點(diǎn)控制面積及區(qū)間面積見表2。

表2 皖河流域各控制站點(diǎn)區(qū)間面積統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)《水文資料整編規(guī)范》（SL 247-2020）整編要求,運(yùn)用南方片2.0 整編成果對(duì)流域典型年2020年整編成果皖河水系長河、潛水、皖水匯入皖河至長江出口河段水量進(jìn)行分析,參加計(jì)算站水文站點(diǎn)有長河周家河站、西灌渠花涼亭（西灌渠）站、長河花涼亭（東山頭二）站、潛水潛山站、皖水岳西站、皖河石牌站月、年徑流量進(jìn)行分析計(jì)算,因長江中下游地區(qū)屬較濕潤地區(qū),流域內(nèi)蒸散發(fā)對(duì)水量平衡的組成影響甚小,故蒸發(fā)量損失水量不納入計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 2020年皖河流域河段水量平衡計(jì)算表

計(jì)算結(jié)果顯示,皖河干流出口站石牌站徑流量與支流長河花涼亭（西灌渠）、長河花涼亭（東山頭二）、潛水潛山站、皖水岳西站年徑流量總量差值22.64 108m3。

4 皖河流域水量平衡分析

皖河流域34 處雨量站的年降水量空間分布不均,其中高值區(qū)位于皖河流域皖水河上游潛山站、岳西站；低值區(qū)位于皖河出口站石牌站。年降水量變化約在1800 mm~3300 mm,2020年降水量最大的站點(diǎn)是岳西縣的桂花屋站,為3240 mm；降水量最小的站點(diǎn)為望江縣（皖河流域站點(diǎn)）的武昌渡站,為1846 mm。當(dāng)流域降雨集中在花涼亭水庫、潛山和烏石堰以上流域時(shí),皖河干流水量的以潛水來水為主,約占40%~50%,皖水約占20%,區(qū)間來水約30%。

皖河流域代表站2020年年降水量見表4,代表站所在行政區(qū)地表徑流量見表5,代表站所在行政區(qū)供水量、用水量見表6、表7。

表4 2020年小流域水系內(nèi)各站點(diǎn)降水量

表5 2020年小流域站點(diǎn)所在行政分區(qū)地表徑流量

根據(jù)統(tǒng)計(jì),皖河干流出口站石牌站徑流量與支流各站點(diǎn)年徑流量總量差值11.72 108m3為區(qū)間來水,該數(shù)據(jù)與《2020年安慶市水資源公報(bào)》水資源量統(tǒng)計(jì)結(jié)果基本相符。

5 水量平衡分析偏差應(yīng)對(duì)策略

通過水量平衡計(jì)算,當(dāng)流域和河段水量存在較大偏差時(shí),應(yīng)從水文站網(wǎng)布設(shè)、測(cè)驗(yàn)整編的精度、推流曲線系統(tǒng)性的偏差、整編的數(shù)據(jù)在后續(xù)處理幾個(gè)方面進(jìn)行再分析。

水文站網(wǎng)的分布或控制不能滿足水量平衡分析要求時(shí),需增加水文調(diào)查來完善；水文站斷面上下游受水利工程影響、生態(tài)蓄水工程影響時(shí),需對(duì)水量進(jìn)行還原計(jì)算；新儀器新設(shè)備投入使用,要加強(qiáng)比測(cè)分析,消除儀器誤差及觀測(cè)時(shí)的人為操作誤差；水文部門要經(jīng)常性開展對(duì)測(cè)區(qū)及河段的水量分析和評(píng)價(jià)工作,及時(shí)補(bǔ)充水文測(cè)站斷面水量控制的不足。

6 結(jié)論

（1）皖河流域支流較多,當(dāng)雨量分配不均時(shí),進(jìn)行水量平衡分析計(jì)算,可按不同控制節(jié)點(diǎn)分區(qū)間計(jì)算水量,匯總后與石牌站出口斷面水量比較。經(jīng)計(jì)算,皖河流域水量平衡計(jì)算合理,流域水量收支平衡。

（2）皖河為安慶市境內(nèi)最大支流,流域內(nèi)各站點(diǎn)水文資料應(yīng)用廣泛。對(duì)流域水量平衡復(fù)核驗(yàn)算,可以檢驗(yàn)水文觀測(cè)結(jié)果的合理性,為建立水文模型提供理論基礎(chǔ),為區(qū)域水資源合理開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。