安阳水文站多年平均天然径流量的计算与修正

张青艳，李连云

(河南省安阳水文水资源勘测局，河南 安阳 455000)

1 安阳水文站基本情况

安阳水文站位于安阳市北关区安阳河上，地理坐标东经114°21′、北纬36°07′，集水面积1 484 km2。1923年设立，1935年撤销，1952年恢复，至河口距离51 km，观测项目有水位、流量、含沙量、雨量。

安阳水文站以上流域主要蓄水工程有小南海水库、彰武水库、双全水库；引入工程有红旗渠二干渠、林州市引弓入林工程、漳南渠、幸福渠、安阳市第五水厂工程；调水工程为南水北调工程；灌溉工程有万金灌区；工业用水工矿企业有安阳大唐发电有限公司、大唐安阳电力有限公司、安阳钢铁股份有限责任公司；引出工程有五八渠及万金渠的安阳市生态用水工程。在此我们对其进行统计分析，并根据水量平衡法和分项调查法，计算出安阳水文站逐年天然地表径流量。

2 安阳水文站多年平均天然径流量

根据安阳站1956—2016年资料系列的逐年天然地表径流量，统计计算出安阳站多年平均天然地表径流量(结果详见表1)。

表1 安阳站多年平均实测径流量、天然径流量及径流深统计表(1956—2016年)

3 单站天然径流量修正

根据《全国水资源调查评价技术细则》和《海河流域第三次水资源调查评价工作大纲》，对河川径流的一致性处理要求，对单站径流进行还原计算得出天然径流量，针对海河流域下垫面变化较大的特点，需要对人类活动的“间接影响”按现状下垫面进行一致性修正。

3.1 分不同时期对下垫面进行修正

分不同时期(2001-2016年、1956-2000年)建立降水径流关系曲线(P～R)，依据现状下垫面条件下(2001-2016年)关系线与修正期关系线差异进行下垫面修正。以1956年水资源开发条件作为初始条件，将1956-2016年历年天然量加上当地水资源的消耗量与1956年水资源消耗量的差值作为还原后的天然径流量，并以此计算径流深，1956-2000年相关线与2001-2016年相关线之间的距离即为除地下水因素外其他下垫面因素变化造成的年径流修正值。根据修正年份降水量可以从关系线中查出现状下垫面下的径流深Rxi和所处时期的径流深Ri，两个时期径流深比值即为该年份下垫面影响修正系数。

(1)

式(1)中：Ψi—该年份下垫面影响修正系数；Rxi—现状下垫面下的径流深，mm；Ri—所处时期的径流深，mm。

按上述方法分析安阳站降雨径流关系图，需要对降雨径流关系曲线进行修正，安阳站2001-2016年降雨径流关系曲线与1956-2000年降雨径流关系曲线偏差较大(见图1)，降雨径流关系曲线需要修正。

图1 安阳站降雨径流关系曲线图

3.2 下垫面变化程度判别

根据安阳站以上降雨径流关系图，2001-2016年的点明显偏离与1956-2000年的点距，可见下垫面条件变化对径流影响较大，需对1956-2000年下垫面进行一致性修正。

首先计算1956-2016年降水量和径流量，点绘降水量累积和天然径流量累积曲线图(见图2)，根据累积曲线建的拐点，判断修正年份。

图2 安阳站降水量径流量累积曲线图

从上图可以看出，拐点出现在1991年，根据上述介绍的方法对1956-1990年天然径流量进行修正(修正后的降雨径流关系曲线见图3)。

图3 修正后安阳站降雨径流关系线图

3.3 出现拐点原因分析

安阳水文站降雨径流双累计曲线拐点年份大致出现在1991年，其后几年有一个渐变的过程，随后趋于稳定。分析原因，主要有以下两个因素，一是其流域多年平均降雨量变化明显，1956-1990年系列为632.10 mm，1991-2016年系列为579.40 mm，降雨减少8.30 %(见图4)；二是区域地下水水位下降较快，分析安阳市14号井地下水平均埋深，1989、1990年分别为8.22 m、7.98 m，1991年为10.23 m,1992年为13.47 m，区域拐点年份以后地下水水位下降较快；林州市8号井(城关镇水车园村)1990年地下水埋深为5.60 m，2000年为9.12 m，2016年为12.14 m(见图5)。

安阳站天然径流系列，修正前1956-1990年系列多年平均为2.64亿m3,修正后为1.85亿m3,减少幅度为18.20%。

图4 安阳水文站以上降水量过程线图

图5 林州市8号井埋深过程线图

4 修正后合理性分析

修正后点绘降雨径流关系图(见图3)，修正后的降雨径流关系图为单一线，1956-2016年系列资料一致。

点绘安阳站逐年修正后的天然径流量图(见图6)，从图中可以看出，安阳站修正后的天然径流量变化趋势合理，如丰水年的1956、1963、1982、1996、2016年天然径流量都为高值，枯水年的1965、1979、1980、1981、1986、2002年修正后的天然径流量都为低值。

图6 安阳站径流关系对照图

安阳站CV计算值为0.63，CV/Cs计算值为3.77。CV/Cs计算值较为一致，认为修正后较合理。

5 修正后安阳水文站多年平均天然径流量

安阳水文站修正后的多年平均天然径流量如下表2所示。

表2 安阳站多年平均实测径流量、天然径流量及径流深统计表(1956-2016年)

修正后的安阳站多年平均天然径流量为2.16亿m3，天然径流深为145.50 mm，径流系数为0.24，径流深和径流系数基本一致，所以，修正后的安阳站多年平均天然径流量是合理的。