王益軍，郭富強(qiáng)，魯云龍

(吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134000)

人類活動對河川徑流量的影響，主要表現(xiàn)在兩個方面:第一，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，河道外引用消耗的水量不斷增加，直接造成河川徑流量的減少，水文站實測徑流已不能代表天然情況;第二，由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)改變了流域的下墊面條件(包括植被、土壤、水面、耕地、潛水位等因素)，導(dǎo)致入滲、徑流、蒸散發(fā)等水平衡要素的變化，從而造成產(chǎn)流量的減少或增加。另外，水利工程的建設(shè)與運用，在一定程度上改變了徑流的時空分布特征，對于水資源論證的特定區(qū)域，該類影響尤為突出。人類活動必然影響到實測水文資料的一致性。河道外用水消耗量可以通過還原方法還原回來，而下墊面的變化對徑流的影響是一個漸變過程，影響因素非常復(fù)雜，難以逐年做出定量的估算。一般對還原后的天然年徑流系列進(jìn)行一致性分析，若發(fā)現(xiàn)在同量級降水條件下，近期某段時期的天然年徑流量比以前的明顯減少(或增加)，則表明系列一致性不好。應(yīng)在分析原因的基礎(chǔ)上對前期的天然年徑流系列進(jìn)行修正，既改善系列的一致性，又使計算成果能反映近期下墊面條件下的地表水資源量。一致性分析與修正的方法主要有以下幾種。

1 降水徑流關(guān)系分析

點繪選用站的年降水—徑流關(guān)系，分析在同量級降水條件下不同時期的點據(jù)是否有明顯偏離，如果有，則表明下墊面變化對徑流影響較大。為反映現(xiàn)況下墊面條件，應(yīng)對前期天然年徑流系列進(jìn)行一致性修正，修正的步驟為:

(1)將該系列劃為前期和近期兩個年段，分別通過點群中心繪制其年降水—徑流關(guān)系曲線。

(2)選定一個年降水值，從圖中兩根曲線上查出相應(yīng)的年徑流深值(R1和R2)，用下列公式計算年徑流衰減率和修正系數(shù):

式中:α為年徑流衰減率;β為年徑流修正系數(shù);R1為代表前期下墊面條件的產(chǎn)流深;R2為代表現(xiàn)況(近期)下墊面條件的產(chǎn)流深。

根據(jù)不同年降水量的α值和β值，可以繪制P—β關(guān)系曲線，作為修正前期天然年徑流系列的依據(jù)。

(3)根據(jù)需要修正年份的降水量，從P—β關(guān)系曲線上查得修正系數(shù)，乘以該年修正前的天然年徑流量，求得修正后的天然年徑流量。

另外，也可建立徑流衰減量與年降雨量距平值的關(guān)系，或年降水量與徑流相對衰減量的關(guān)系，作為修改的依據(jù)或研究徑流衰減的規(guī)律手段。

2 流域水文模型

對于難以用上述逐項還原法計算的情況，可以用流域水文模型法進(jìn)行估算。目前，較成熟的模型有新安江模型、陜北模型、Tan模型、淮北平原坡水區(qū)流域水文模型等，可根據(jù)水文氣象條件和各模型的適用條件選用。一般先根據(jù)流域水文氣象條件選擇模型，如濕潤地區(qū)，通常選新安江模型，干旱或半干旱地區(qū)，可選陜北模型等;再根據(jù)還原計算或一致性修正的要求選用資料，如要求統(tǒng)一修正在近期下墊面的條件，則可選擇近期的降雨徑流資料;當(dāng)要求修正到近似天然狀態(tài)下，則選擇早期人類活動相對較少的資料，如果流域內(nèi)興建了大型水利工程，則按照修正到工程前后選擇相應(yīng)時期的資料;然后用選用的資料率定模型參數(shù)值，并進(jìn)行驗證;最后用降水漿和建立的模型計算出徑流系列。

需說明的是，流域水文模型用于徑流量的模擬還缺乏經(jīng)驗，還有不少的問題需要進(jìn)一步研究，尤其是模型的精度和適用性問題。根據(jù)以往的經(jīng)驗，濕潤地區(qū)模型的精度較干旱地區(qū)高，而耗水量占徑流量的比值正好相反，從而導(dǎo)致在濕潤地區(qū)模型精度雖高，但還原水量占徑流量的比有可能仍在模型的誤差范圍內(nèi);而干旱地區(qū)耗水量占徑流量的比值雖然高，但模型精度通常都不高，因而用模型進(jìn)行徑流還原還難以達(dá)到實用要求。不過，作為將資料系列修正到特定下墊面條件下，流域水文模型仍是主要手段之一，值得在工作中不斷探討和完善。

3 實例

以山峰水庫作為資料系列一致性修正原實例。該水庫總庫容13.05億 m3，死庫容0.39億 m3。 集水面積4 110 km2，壩址以上干流長度141 km，干流平均坡度0.7‰水庫以上流域為山丘區(qū)，其中石山區(qū)約占總面積的30%，一般分布于干、支流的上游，丘陵區(qū)給占總面積的60%，平原區(qū)約占10%，流域開頭為扇形。水庫以上流域已建成大型水庫1座，中型水庫9座，小(1)型水庫28座，控制流域面積 1 535.2 km2，總庫容 2.64 億 m3。

山峰水庫具有防洪、灌溉、城市和工業(yè)供水、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合功能的大(1)型水庫。設(shè)計灌溉面積153萬畝(含井渠雙灌面積39萬畝)，有效灌溉面積104萬畝。該水庫自1993年開始向城市供水，年供水量3 200萬m3;1995年開始向電廠供水，年供水量1 100萬m3。由于向城市和工廠供水，使得水庫實際灌溉面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計灌溉面積，目前實際灌溉面積僅38萬畝。

選取山峰水庫1956～2000年還原后天然徑流系列、降水系列、用水量等資料。用降水徑流關(guān)系對山峰水庫1956～2000年天然徑流系列進(jìn)行系列一致性分析。

點繪1956～2000年系列的降雨徑流關(guān)系，見圖?？梢妶D中20世紀(jì)60～70年代和80～90年代的點據(jù)有明顯不同的點群趨勢，可以認(rèn)為1956～1979年和1980～2000年組成的系列需要進(jìn)行一致性修正。首先按照兩個系列的點群分布分別繪制其年降水-徑流關(guān)系曲線，再根據(jù)繪制的關(guān)系線查算不同年降水量的徑流深，并計算值和值，計算結(jié)果見表，最后按表中的修正系數(shù)和逐年降雨量修正1956～1979年各年相應(yīng)的天然年徑流量。

圖1 山峰水庫修正前后降水徑流關(guān)系圖

表1 山峰水庫站不同年降水量的α值和β值

從該實例可見，經(jīng)修正后的1956～1979年與1980～2000年組成具有一致性的系列?；痉从?980～2000年的下墊面條件的天然年徑流系列。