涉县清漳河流域年径流量分析

李 姗

(河北省邯郸水文勘测研究中心，河北 邯郸 056000)

清漳河发源有两源，即清漳东源和清漳西源。东西两源在左权县至下交漳村处汇流后称为清漳河，清漳河继续东南经黎城县下清泉村出山西进河北涉县辽城乡郭家村，沿清漳背斜轴部由西北向东南流，清漳河流经地区为太行山中脊，山高坡陡，峰高谷深，地形陡峻，大多地方相对高差大于500 m。流经涉县7个乡镇，分别为：辽城、索堡、涉城、河南店、固新、西达、合漳，于合漳村的东南方向汇入漳河。清漳河流域总面积为5 339 km2，在山西省清漳河的汇流面积为4 034 km2，涉县境内清漳河的汇流面积为 1 305 km2，境内河长为61 km。实测历史最大洪峰流量5 660 m3/s(1963年刘家庄水文站)，最小流量0.11 m3/s(1966年刘家庄水文站)。

在一个完整自然年内流经河流某一断面的总径流量即为年径流量。本次分析和研究就是要通过实测径流还原计算和天然径流量系列一致性分析与处理，来提供出系列一致性较为良好，能反映近期下垫面条件下的天然年径流系列，最终用作为评价地表水资源量的依据。根据《全国水资源调查评价技术细则》要求，本次涉县清漳河流域年径流量分析与研究采用了1956-2016年61 a径流系列来进行分析计算。

1 基本资料

本次涉县年径流量分析选用清漳河流域国家基本水文控制站2处，分别为刘家庄水文站和匡门口水文站，共122站年实测资料。其中，刘家庄水文站集水面积3 800 km2，选用实测系列长度61 a；匡门口水文站集水面积5 060 km2，选用实测系列长度61 a。两站资料均未插补。

此次分析采用的1956-2000年刘家庄和匡门口水文站资料为借用河北省邯郸市评价成果，2001-2016年刘家庄和匡门口水文站资料则是采用经过整编和审查后刊印的成果。

2 年径流的还原计算及一致性分析

2.1 人类活动对年径流的影响

随着人类活动日益增多，其对流域径流量的影响也在逐步增加，影响具体表现在以下两个方面：(1)如今着社会和经济在不断发展，从河流向外引出并消耗掉的水量持续增加，河道的天然径流量已不能用水文站的实测径流量来表示。(2)由于人类对基础设施的建设、工农业的发展、和生态环境的变化从而改变了清漳河流域下垫面的条件，使径流量产生了一定的变化[1]。

2.2 单站年径流的还原计算

河川径流的天然情况之所以会发生改变就是由于人类日渐频繁的活动而导致，比如大规模的兴建蓄水、引水、排水工程。所以我们要对各代表站进行径流量调查分析与还原计算，就是为了调整代表站的实测径流量系列使之恢复至天然状态下的径流量系列。本次分析与研究选用的水文站年径流还原项目有：农业用水量、工业用水量、水库蓄水变量、跨流域引水等。分析选用水文站年径流还原项目见表1。

表1 分析选用水文站年径流还原项目一览表

根据水文站实测径流资料和调查得到的还原水量资料对选用站的历年径流量进行还原计算。其单站年径流还原计算依据的水量平衡方程式如下：

W天然=W实测+W农灌+W工业±⊿V库变+W引水

(1)

由此方程式可计算出还原后的天然状态下的径流量W天然系列。式中±⊿V库变代表时段始末的水库蓄变量(增为正，减为负)。

2.3 天然年径流系列一致性分析

人类的不断活动导致了流域天然状况发生了改变，从而使得实测径流量也相应发生了变化。为了使天然年径流系列达到一致性，要对受人类活动影响显著的水文站进行一致性修正。

涉县清漳河流域选用刘家庄和匡门口两个水文站进行降水～径流关系分析，从而判断是否有水文站需要进行资料修正。

刘～匡区间天然年径流系列一致性分析：通过点绘面平均降水量与天然年径流深相关图，2001-2016年的点据没有明显偏离于邯郸市水资源评价[2](二次评价)里刘～匡区间1956-2000年的年径流系列点据；通过点绘面平均年降水量与天然年径流深的双累积相关图，年降水量与天然年径流关系没有发生明显变化。由此说明，刘～匡区间受人类活动影响较小，天然年径流量系列一致性良好，不用进行修正。清漳河流域刘～匡区间P～R点据见图1，年降水量与年径流深关系双累积曲线见图2。

图1 涉县清漳河流域刘匡区间P～R点据图

3 统计参数的分析确定方法

在进行分区及单站年径流量频率计算时，采用数学期望公式。即：

P=〔m/(n+1)〕×100%

(2)

在用皮尔逊Ⅲ型理论频率曲线进行适线时，首先可以用矩法来对统计参数的均值和Cv及Cs进行计算，然后再对参数进行下一步优化，最后要目测适线。适线的要求是要考虑到大多点据数，尤其是要把中水年和低水年径流量点据作为定线的重要依据。参数的确定原则除考虑参数的地区分布规律外，并与降水量和市评价成果进行了对照。

4 径流的年内分配和多年变化

受大陆性季风影响，涉县清漳河流域径流的年内分配主要体现为典型的复雨型现象，即径流量的大小和降水量多少呈相对应趋势，并且主要集中在汛期6-9月份，同时受下垫面再分配的影响，较之降水变化更趋多样性。

图2 涉县清漳河流域刘匡区间年降水与年径流双累积曲线

4.1 实测径流的年内变化

实测情况下，选用径流站的多年平均连续最大4个月径流量占年径流量的比例在39.3%～74.8%之间。其中，6-9月的径流量约占全年径流量的30%～80%；刘家庄站1-5月的实测径流量占全年实测径流量的13.8%，匡门口站1-5月的实测径流量占全年实测径流量的20.2%；刘家庄站10-12月的实测径流量占全年实测径流量的21.4%，匡门口站10-12月的实测径流量占全年实测径流量的25.1%。涉县清漳河流域选用径流站多年平均径流量(万m3)月分配见表2。

表2 涉县清漳河流域选用径流站多年平均径流量月分配表

表3 涉县清漳河流域选用水文站天然年径流量特征值 104m3

4.2 年径流变差系数Cv

变差系数Cv的大小反映径流量年际间的变化剧烈程度，涉县选用径流站的不同系列年径流的变差系数Cv值为：1956-2016年系列，涉县匡门口站的Cv值为0.69，刘家庄站的Cv值为0.75。1980-2016年系列，涉县匡门口站的Cv值为0.56，刘家庄站的Cv值为0.63。

4.3 年径流的极值和极值比

年径流的极值比即为最大和最小年径流量之间的比值，其反映出了流域年径流的变化幅度。经计算与分析，涉县不同水文站系列之间极值比差异较大，而单站年径流间极值比差异不大。

1980-2016年系列，涉县清漳河刘家庄站的年径流最大与最小比值为9.2；匡门口站的年径流最大与最小比值为7.6。涉县清漳河流域选用径流站天然径流量特征值见表3。

5 结语

通过点绘面平均降水量与天然年径流深相关图和面平均年降水量与天然年径流深的双累积相关图，可以得出结论，刘～匡区间受人类活动影响较小，系列一致性较好，不用再进行修正。

涉县河川径流的年内分配表现为典型的复雨型，径流集中程度取决于雨季持续的时间和降水的集中程度，故径流量主要集中在主汛期的6-9月份。涉县清漳河流域单站年径流间极值比变化幅度不大，主要是不同系列间差异较大。