李 姍

(河北省邯鄲水文勘測(cè)研究中心，河北 邯鄲 056000)

清漳河發(fā)源有兩源，即清漳東源和清漳西源。東西兩源在左權(quán)縣至下交漳村處匯流后稱為清漳河，清漳河繼續(xù)東南經(jīng)黎城縣下清泉村出山西進(jìn)河北涉縣遼城鄉(xiāng)郭家村，沿清漳背斜軸部由西北向東南流，清漳河流經(jīng)地區(qū)為太行山中脊，山高坡陡，峰高谷深，地形陡峻，大多地方相對(duì)高差大于500 m。流經(jīng)涉縣7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分別為：遼城、索堡、涉城、河南店、固新、西達(dá)、合漳，于合漳村的東南方向匯入漳河。清漳河流域總面積為5 339 km2，在山西省清漳河的匯流面積為4 034 km2，涉縣境內(nèi)清漳河的匯流面積為 1 305 km2，境內(nèi)河長(zhǎng)為61 km。實(shí)測(cè)歷史最大洪峰流量5 660 m3/s(1963年劉家莊水文站)，最小流量0.11 m3/s(1966年劉家莊水文站)。

在一個(gè)完整自然年內(nèi)流經(jīng)河流某一斷面的總徑流量即為年徑流量。本次分析和研究就是要通過(guò)實(shí)測(cè)徑流還原計(jì)算和天然徑流量系列一致性分析與處理，來(lái)提供出系列一致性較為良好，能反映近期下墊面條件下的天然年徑流系列，最終用作為評(píng)價(jià)地表水資源量的依據(jù)。根據(jù)《全國(guó)水資源調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》要求，本次涉縣清漳河流域年徑流量分析與研究采用了1956-2016年61 a徑流系列來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。

1 基本資料

本次涉縣年徑流量分析選用清漳河流域國(guó)家基本水文控制站2處，分別為劉家莊水文站和匡門(mén)口水文站，共122站年實(shí)測(cè)資料。其中，劉家莊水文站集水面積3 800 km2，選用實(shí)測(cè)系列長(zhǎng)度61 a；匡門(mén)口水文站集水面積5 060 km2，選用實(shí)測(cè)系列長(zhǎng)度61 a。兩站資料均未插補(bǔ)。

此次分析采用的1956-2000年劉家莊和匡門(mén)口水文站資料為借用河北省邯鄲市評(píng)價(jià)成果，2001-2016年劉家莊和匡門(mén)口水文站資料則是采用經(jīng)過(guò)整編和審查后刊印的成果。

2 年徑流的還原計(jì)算及一致性分析

2.1 人類活動(dòng)對(duì)年徑流的影響

隨著人類活動(dòng)日益增多，其對(duì)流域徑流量的影響也在逐步增加，影響具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：(1)如今著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展，從河流向外引出并消耗掉的水量持續(xù)增加，河道的天然徑流量已不能用水文站的實(shí)測(cè)徑流量來(lái)表示。(2)由于人類對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、和生態(tài)環(huán)境的變化從而改變了清漳河流域下墊面的條件，使徑流量產(chǎn)生了一定的變化[1]。

2.2 單站年徑流的還原計(jì)算

河川徑流的天然情況之所以會(huì)發(fā)生改變就是由于人類日漸頻繁的活動(dòng)而導(dǎo)致，比如大規(guī)模的興建蓄水、引水、排水工程。所以我們要對(duì)各代表站進(jìn)行徑流量調(diào)查分析與還原計(jì)算，就是為了調(diào)整代表站的實(shí)測(cè)徑流量系列使之恢復(fù)至天然狀態(tài)下的徑流量系列。本次分析與研究選用的水文站年徑流還原項(xiàng)目有：農(nóng)業(yè)用水量、工業(yè)用水量、水庫(kù)蓄水變量、跨流域引水等。分析選用水文站年徑流還原項(xiàng)目見(jiàn)表1。

表1 分析選用水文站年徑流還原項(xiàng)目一覽表

根據(jù)水文站實(shí)測(cè)徑流資料和調(diào)查得到的還原水量資料對(duì)選用站的歷年徑流量進(jìn)行還原計(jì)算。其單站年徑流還原計(jì)算依據(jù)的水量平衡方程式如下：

W天然=W實(shí)測(cè)+W農(nóng)灌+W工業(yè)±⊿V庫(kù)變+W引水

(1)

由此方程式可計(jì)算出還原后的天然狀態(tài)下的徑流量W天然系列。式中±⊿V庫(kù)變代表時(shí)段始末的水庫(kù)蓄變量(增為正，減為負(fù))。

2.3 天然年徑流系列一致性分析

人類的不斷活動(dòng)導(dǎo)致了流域天然狀況發(fā)生了改變，從而使得實(shí)測(cè)徑流量也相應(yīng)發(fā)生了變化。為了使天然年徑流系列達(dá)到一致性，要對(duì)受人類活動(dòng)影響顯著的水文站進(jìn)行一致性修正。

涉縣清漳河流域選用劉家莊和匡門(mén)口兩個(gè)水文站進(jìn)行降水～徑流關(guān)系分析，從而判斷是否有水文站需要進(jìn)行資料修正。

劉～匡區(qū)間天然年徑流系列一致性分析：通過(guò)點(diǎn)繪面平均降水量與天然年徑流深相關(guān)圖，2001-2016年的點(diǎn)據(jù)沒(méi)有明顯偏離于邯鄲市水資源評(píng)價(jià)[2](二次評(píng)價(jià))里劉～匡區(qū)間1956-2000年的年徑流系列點(diǎn)據(jù)；通過(guò)點(diǎn)繪面平均年降水量與天然年徑流深的雙累積相關(guān)圖，年降水量與天然年徑流關(guān)系沒(méi)有發(fā)生明顯變化。由此說(shuō)明，劉～匡區(qū)間受人類活動(dòng)影響較小，天然年徑流量系列一致性良好，不用進(jìn)行修正。清漳河流域劉～匡區(qū)間P～R點(diǎn)據(jù)見(jiàn)圖1，年降水量與年徑流深關(guān)系雙累積曲線見(jiàn)圖2。

圖1 涉縣清漳河流域劉匡區(qū)間P～R點(diǎn)據(jù)圖

3 統(tǒng)計(jì)參數(shù)的分析確定方法

在進(jìn)行分區(qū)及單站年徑流量頻率計(jì)算時(shí)，采用數(shù)學(xué)期望公式。即：

P=〔m/(n+1)〕×100%

(2)

在用皮爾遜Ⅲ型理論頻率曲線進(jìn)行適線時(shí)，首先可以用矩法來(lái)對(duì)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的均值和Cv及Cs進(jìn)行計(jì)算，然后再對(duì)參數(shù)進(jìn)行下一步優(yōu)化，最后要目測(cè)適線。適線的要求是要考慮到大多點(diǎn)據(jù)數(shù)，尤其是要把中水年和低水年徑流量點(diǎn)據(jù)作為定線的重要依據(jù)。參數(shù)的確定原則除考慮參數(shù)的地區(qū)分布規(guī)律外，并與降水量和市評(píng)價(jià)成果進(jìn)行了對(duì)照。

4 徑流的年內(nèi)分配和多年變化

受大陸性季風(fēng)影響，涉縣清漳河流域徑流的年內(nèi)分配主要體現(xiàn)為典型的復(fù)雨型現(xiàn)象，即徑流量的大小和降水量多少呈相對(duì)應(yīng)趨勢(shì)，并且主要集中在汛期6-9月份，同時(shí)受下墊面再分配的影響，較之降水變化更趨多樣性。

圖2 涉縣清漳河流域劉匡區(qū)間年降水與年徑流雙累積曲線

4.1 實(shí)測(cè)徑流的年內(nèi)變化

實(shí)測(cè)情況下，選用徑流站的多年平均連續(xù)最大4個(gè)月徑流量占年徑流量的比例在39.3%～74.8%之間。其中，6-9月的徑流量約占全年徑流量的30%～80%；劉家莊站1-5月的實(shí)測(cè)徑流量占全年實(shí)測(cè)徑流量的13.8%，匡門(mén)口站1-5月的實(shí)測(cè)徑流量占全年實(shí)測(cè)徑流量的20.2%；劉家莊站10-12月的實(shí)測(cè)徑流量占全年實(shí)測(cè)徑流量的21.4%，匡門(mén)口站10-12月的實(shí)測(cè)徑流量占全年實(shí)測(cè)徑流量的25.1%。涉縣清漳河流域選用徑流站多年平均徑流量(萬(wàn)m3)月分配見(jiàn)表2。

表2 涉縣清漳河流域選用徑流站多年平均徑流量月分配表

表3 涉縣清漳河流域選用水文站天然年徑流量特征值 104m3

4.2 年徑流變差系數(shù)Cv

變差系數(shù)Cv的大小反映徑流量年際間的變化劇烈程度，涉縣選用徑流站的不同系列年徑流的變差系數(shù)Cv值為：1956-2016年系列，涉縣匡門(mén)口站的Cv值為0.69，劉家莊站的Cv值為0.75。1980-2016年系列，涉縣匡門(mén)口站的Cv值為0.56，劉家莊站的Cv值為0.63。

4.3 年徑流的極值和極值比

年徑流的極值比即為最大和最小年徑流量之間的比值，其反映出了流域年徑流的變化幅度。經(jīng)計(jì)算與分析，涉縣不同水文站系列之間極值比差異較大，而單站年徑流間極值比差異不大。

1980-2016年系列，涉縣清漳河劉家莊站的年徑流最大與最小比值為9.2；匡門(mén)口站的年徑流最大與最小比值為7.6。涉縣清漳河流域選用徑流站天然徑流量特征值見(jiàn)表3。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)點(diǎn)繪面平均降水量與天然年徑流深相關(guān)圖和面平均年降水量與天然年徑流深的雙累積相關(guān)圖，可以得出結(jié)論，劉～匡區(qū)間受人類活動(dòng)影響較小，系列一致性較好，不用再進(jìn)行修正。

涉縣河川徑流的年內(nèi)分配表現(xiàn)為典型的復(fù)雨型，徑流集中程度取決于雨季持續(xù)的時(shí)間和降水的集中程度，故徑流量主要集中在主汛期的6-9月份。涉縣清漳河流域單站年徑流間極值比變化幅度不大，主要是不同系列間差異較大。