刍议枯水典型年分析

刘晓凤

(黑龙江省水文局，哈尔滨 150001)

春季十年九旱是我省最普遍、最突出的灾情。对我省枯水典型年形成的原因和稀遇程度加以分析，提出科学合理的预测方法可以为我省减轻旱灾、合理分析利用水资源提供科学的依据。

枯水和洪水是水文学中的极值范畴，自20世纪70～80年代以来，有关部门开始大规模地开展河流枯水研究工作，但枯水研究的深度远远低于洪水。本文从以下几方面进行枯水典型年分析，从而找出枯水形成的原因、枯水的稀遇程度以及对枯水的预测，为领导决策提供科学依据。

1 枯水影响的主要因素

枯季是指流域内降水较少、蒸发量较小而径流比较稳定、低落的季节。这段时期江河中的水量主要由于径流补给量锐减而逐渐枯竭，甚至不能满足需水的要求。

我省地处高寒地带，枯季径流来源主要是汛末滞留于流域内的蓄水(冰)量和枯季的降水量。在寒冷地区，从每年10月至翌年7月，冰雪冻土存在的时间长达270 d之久。积雪和冻土存在时，改变了包气带厚度中土壤水份动态规律，降雨径流受到制约。冻土的不透水作用、蓄水调节作用和抑制蒸发作用，使降水入渗、土壤蒸发和土壤含水量的垂线分布等均不同于无冻地区和无冻期。冻结期，降雪转为积雪，入渗终止;潜水和深层土壤水份蒸发在冻结锋面而凝结，土壤含水量一般增加20% ～40%。融冻期，由于冻土的不透水作用，融雪和降雨入渗在冻层形成冻层上水。冻层温度低于冰点，融冻时需吸收大量热量，蒸发受到抑制，使实际蒸发远小于气候蒸发能力。

所以对不同的区域，分析枯水，首先分析上一年的封江情况，包括封江时间、封江水位等，从而确定封冻于流域内的蓄水情况;其次要分析上一年11月至次年3月的冬季降雪情况，最后还要考虑春季4、5月份的降雨，综合这三方面的因素，就是本流域初步的枯季来水量。

2 枯水资料的整合与频率分析处理方法

对枯水进行频率分析，首先要整合资料系列。每年的4月25日～5月15日为我省的泡田期，这期间水量的需求也相对较大，此期间的来水量也就尤为重要。选取此时间段的平均流量做为资料系列，较好地反映了枯季径流情况，具有较好的代表性。所以，本文在分析枯水时，选取了区域代表站每年4月25日～5月15日的平均流量，进行频率计算，计算出每年枯水的稀遇程度，然后选取相应频率的枯水进行典型年分析。

3 枯水径流计算方法与系统预测

在中高纬度地区，一般气候干燥，蒸发强烈，降水量小，其蒸发模型宜采用双层或三层模型，以考虑对蒸发的抑制作用，但考虑产流量计算属冻土融冻初期，为计算简便，采用单层模型，即可满足预报精度要求。具体方法如下:

以月作为计算时段，流域水量平衡方程可写成:

式中:R为按月计算的径流深度，mm;P为月流域平均降水量，mm;E为月蒸发量，mm月初起始蓄水量为流域最大蓄水容量，mm;Ki为流域土壤蓄水消退系数。

应该指出的是，所计算的月径流深，需经过还原计算，使之成为与本月降水蒸发相对应的径流深度。其方法是先由4、5月逐日流量退水过程，绘制标准退水曲线，据分析法制成退水曲线流量与尾部总水量关系图(表)。统计逐年4、5月末的日平均流量，利用该图(表)中查出相应退水总量，并根据流域面积换算成平均深度ΔR，其3月份处于冻结状态，径流深近于零，可忽略不计。则4、5月径流深还原后为:

式中:R为还原后月平均径流深度，mm，R′为年鉴刊布径流深度，ΔR末为月末流量计算的退水径流深度，ΔR上为上月末退水径流深度。

4 结语

枯水的分析不同于洪水，由于枯水量级小，各方面对其影响都会比较显著，分析起来较为困难。本文在对枯水定性分析的基础上给出了一定的量化，使枯水分析更加详尽。

[1] 韩承荣，等.水文预报方法[M].北京:水利水电出版社，1992.