安陽水文站多年平均天然徑流量的計算與修正

張青艷，李連云

(河南省安陽水文水資源勘測局，河南 安陽 455000)

1 安陽水文站基本情況

安陽水文站位于安陽市北關(guān)區(qū)安陽河上，地理坐標東經(jīng)114°21′、北緯36°07′，集水面積1 484 km2。1923年設(shè)立，1935年撤銷，1952年恢復，至河口距離51 km，觀測項目有水位、流量、含沙量、雨量。

安陽水文站以上流域主要蓄水工程有小南海水庫、彰武水庫、雙全水庫；引入工程有紅旗渠二干渠、林州市引弓入林工程、漳南渠、幸福渠、安陽市第五水廠工程；調(diào)水工程為南水北調(diào)工程；灌溉工程有萬金灌區(qū)；工業(yè)用水工礦企業(yè)有安陽大唐發(fā)電有限公司、大唐安陽電力有限公司、安陽鋼鐵股份有限責任公司；引出工程有五八渠及萬金渠的安陽市生態(tài)用水工程。在此我們對其進行統(tǒng)計分析，并根據(jù)水量平衡法和分項調(diào)查法，計算出安陽水文站逐年天然地表徑流量。

2 安陽水文站多年平均天然徑流量

根據(jù)安陽站1956—2016年資料系列的逐年天然地表徑流量，統(tǒng)計計算出安陽站多年平均天然地表徑流量(結(jié)果詳見表1)。

表1 安陽站多年平均實測徑流量、天然徑流量及徑流深統(tǒng)計表(1956—2016年)

3 單站天然徑流量修正

根據(jù)《全國水資源調(diào)查評價技術(shù)細則》和《海河流域第三次水資源調(diào)查評價工作大綱》，對河川徑流的一致性處理要求，對單站徑流進行還原計算得出天然徑流量，針對海河流域下墊面變化較大的特點，需要對人類活動的“間接影響”按現(xiàn)狀下墊面進行一致性修正。

3.1 分不同時期對下墊面進行修正

分不同時期(2001-2016年、1956-2000年)建立降水徑流關(guān)系曲線(P～R)，依據(jù)現(xiàn)狀下墊面條件下(2001-2016年)關(guān)系線與修正期關(guān)系線差異進行下墊面修正。以1956年水資源開發(fā)條件作為初始條件，將1956-2016年歷年天然量加上當?shù)厮Y源的消耗量與1956年水資源消耗量的差值作為還原后的天然徑流量，并以此計算徑流深，1956-2000年相關(guān)線與2001-2016年相關(guān)線之間的距離即為除地下水因素外其他下墊面因素變化造成的年徑流修正值。根據(jù)修正年份降水量可以從關(guān)系線中查出現(xiàn)狀下墊面下的徑流深Rxi和所處時期的徑流深Ri，兩個時期徑流深比值即為該年份下墊面影響修正系數(shù)。

(1)

式(1)中：Ψi—該年份下墊面影響修正系數(shù)；Rxi—現(xiàn)狀下墊面下的徑流深，mm；Ri—所處時期的徑流深，mm。

按上述方法分析安陽站降雨徑流關(guān)系圖，需要對降雨徑流關(guān)系曲線進行修正，安陽站2001-2016年降雨徑流關(guān)系曲線與1956-2000年降雨徑流關(guān)系曲線偏差較大(見圖1)，降雨徑流關(guān)系曲線需要修正。

圖1 安陽站降雨徑流關(guān)系曲線圖

3.2 下墊面變化程度判別

根據(jù)安陽站以上降雨徑流關(guān)系圖，2001-2016年的點明顯偏離與1956-2000年的點距，可見下墊面條件變化對徑流影響較大，需對1956-2000年下墊面進行一致性修正。

首先計算1956-2016年降水量和徑流量，點繪降水量累積和天然徑流量累積曲線圖(見圖2)，根據(jù)累積曲線建的拐點，判斷修正年份。

圖2 安陽站降水量徑流量累積曲線圖

從上圖可以看出，拐點出現(xiàn)在1991年，根據(jù)上述介紹的方法對1956-1990年天然徑流量進行修正(修正后的降雨徑流關(guān)系曲線見圖3)。

圖3 修正后安陽站降雨徑流關(guān)系線圖

3.3 出現(xiàn)拐點原因分析

安陽水文站降雨徑流雙累計曲線拐點年份大致出現(xiàn)在1991年，其后幾年有一個漸變的過程，隨后趨于穩(wěn)定。分析原因，主要有以下兩個因素，一是其流域多年平均降雨量變化明顯，1956-1990年系列為632.10 mm，1991-2016年系列為579.40 mm，降雨減少8.30 %(見圖4)；二是區(qū)域地下水水位下降較快，分析安陽市14號井地下水平均埋深，1989、1990年分別為8.22 m、7.98 m，1991年為10.23 m,1992年為13.47 m，區(qū)域拐點年份以后地下水水位下降較快；林州市8號井(城關(guān)鎮(zhèn)水車園村)1990年地下水埋深為5.60 m，2000年為9.12 m，2016年為12.14 m(見圖5)。

安陽站天然徑流系列，修正前1956-1990年系列多年平均為2.64億m3,修正后為1.85億m3,減少幅度為18.20%。

圖4 安陽水文站以上降水量過程線圖

圖5 林州市8號井埋深過程線圖

4 修正后合理性分析

修正后點繪降雨徑流關(guān)系圖(見圖3)，修正后的降雨徑流關(guān)系圖為單一線，1956-2016年系列資料一致。

點繪安陽站逐年修正后的天然徑流量圖(見圖6)，從圖中可以看出，安陽站修正后的天然徑流量變化趨勢合理，如豐水年的1956、1963、1982、1996、2016年天然徑流量都為高值，枯水年的1965、1979、1980、1981、1986、2002年修正后的天然徑流量都為低值。

圖6 安陽站徑流關(guān)系對照圖

安陽站CV計算值為0.63，CV/Cs計算值為3.77。CV/Cs計算值較為一致，認為修正后較合理。

5 修正后安陽水文站多年平均天然徑流量

安陽水文站修正后的多年平均天然徑流量如下表2所示。

表2 安陽站多年平均實測徑流量、天然徑流量及徑流深統(tǒng)計表(1956-2016年)

修正后的安陽站多年平均天然徑流量為2.16億m3，天然徑流深為145.50 mm，徑流系數(shù)為0.24，徑流深和徑流系數(shù)基本一致，所以，修正后的安陽站多年平均天然徑流量是合理的。