濰河區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，使年徑流統計系列具有統一基礎，使年內分配符合天然過程，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細則（印發稿）》（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研討會的要求，結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。當還原后的天然月河川徑流量出現負值時，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查分析相結合的方法，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：農業灌溉、工業和生活用水的耗損量（含蒸發消耗和入滲損失），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，高崖水庫站還原的主要項目是農業還原水量、工業和生活還原水量、水庫蓄水變量；本次評價時段內無跨流域引入、引出水量，河道分洪水量。

3）還原計算時段內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為農業灌溉耗損量，m3；W3為工業用水耗損量，m3；W4為城鎮生活用水耗損量，m3；W5為跨流域（或跨區間）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，濰河區地表水資源評價年月天然河川徑流量出現了負值，計算結果見表1。

表1 濰河區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地降水形成的、可以逐年更新的動態水量，用天然河川徑流量表示。地表水資源量循環的時間單位是一年，由當地降水形成，是正值。

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域劃分為4個自然系統，即分為大氣系統，流域系統，土壤系統和地下水系統。

其中流域系統水量平衡方程式為：

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

由于人類活動改變了流域下墊面條件，導致入滲、徑流、蒸發等水平衡要素發生一定的變化，從而造成徑流的減少（或增加）。下墊面變化對產流的影響非常復雜，而在半干旱半濕潤地區，許多流域的徑流因下墊面變化而衰減的現象已經非常明顯。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，如農業灌溉、工業用水、城市化增加城鎮生活用水、跨流域（或跨區間）引出引進水量、河道分洪、大中型水庫數量增加、庫湖串聯、河道梯級攔河閘壩等水利工程建設，造成流域蒸散發和滲入地下水量的變化。在干旱年份或枯水季節，公式（3）中，降水量P很小（如高崖水庫站2006年是枯水年，流域平均降水量412.7mm），農業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，流域內蒸散發E也隨之增大，流域內水庫、湖泊蓄水量減少，△S成為負值，水量平衡方程式中徑流量R變為負值。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雜，若產生的影響是增大蒸散發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 水庫蒸發量和滲漏量分析

水庫蒸發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農業灌溉耗損量、工業用水耗損量和城鎮生活用水耗損量，也都是正值；在干旱年份或枯水季節，降水量小，農業灌溉等人類活動用水量就增大，本站水庫蓄水量和流域內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，流域內蒸散發量將增大。根據式（1），高崖水庫站本次水資源評價不考慮水庫蒸發損失量還原、流域內蒸散發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，其年月天然徑流量就出現了負值。

3 結語

當前，進行第三次山東省水資源調查評價工作，要在單站還原計算的基礎上，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明顯偏離2000年以前的降雨徑流點據時，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。