河川年径流的一致性修正策略

在人类活动对河川径流的影响中，对于受水利工程和用水影响较大的水文测站进行资料的还原计算，仅是对人类活动的直接影响的还原，而下垫面变化对径流的间接影响则是一个渐变的过程，而且影响因素非常复杂，难以逐年作出定量估算。进入20世纪80年代以后，经济社会高速发展，采煤、挖矿、基建、植被破坏、地下水过量开采等人类活动影响逐渐加大，影响了水文下垫面条件，改变了流域的产汇流机制。在同量级降水情况下，20世纪80～90年代的产流量明显小于50～70年代的产流量。应用数理统计法分析计算1956～2000年系列的地表水资源量，难以符合系列一致性要求，同时计算成果也不能反映近期下垫面条件下的产流量。

基于以上情况，对还原后的1956～2000年天然年径流系列进行一致性分析，发现在同量级降水条件下，80～90年代天然年径流量比50～70年代明显减少，表明系列一致性不好，因此，对50～70年代天然年径流系列进行修正，使径流系列的一致性得到改善，能基本代表近期下垫面条件下的地表水资源量。

（一）一致性修正的方法

在单站还原计算的基础上，点绘水文站面平均雨量与天然径流相关图，如果20世纪80～90年代的点据明显偏离50～70年代点据，则表明下垫面条件变化对径流影响较大，需要对年径流系列进行修正。现以沁河润城站降水—径流相关图说明（图3-4）。为了改善降水径流关系，消除前期降水对降水径流关系产生的影响，图3-4的降水量坐标值，通过回归试算法，考虑了上年降水的影响因素。即

式中：Pi为当年降水量；Pi-1为上年降水量；a为上年降水量所占比例系数。

图3-4　润城站降水—径流关系

从图3-4中可以看出，在同量级降水条件下，20世纪50～70年代大多数点据位于右边，80～90年代大多数点据位于左边，表明80年代以来，该流域产流条件发生了变化。

在年径流一致性修正过程中，将45年系列划分为人类活动影响前后两段，分别通过点群中心绘制其降水—径流相关图，左边一条线为1980～2000年的降水径流关系，右边一条线代表1956～1979年的降水—径流关系，两线之间横坐标距离即为由于受人类活动影响使年径流减小的幅度。

选定一个年降水值，加前期影响雨量后，从图中两条曲线上可查出（或直接用两个降雨径流关系公式求得）两个年径流深值R1和R2，年径流衰减率α和修正系数β分别为

式中：R1代表1956～1979年下垫面条件下的径流深；R2代表1980～2000年下垫面条件下的径流深。

根据需要修正年份的降水量，由两条关系线可计算得修正系数β，乘以该年修正前天然年径流量，即可求得修正后的天然年径流量。(www.xing528.com)

修正后的1956～1979年天然年径流量与1980～2000年还原计算成果共同组成具有一致性较好的45年天然年径流量系列。

（二）一致性修正成果

本次评价对5个水文站进行了降水径流关系一致性分析，其中沁河的飞岭、润城、五龙口3个水文站45年系列中20世纪80年代以来降水径流关系较50～70年代发生了变化，对其进行了一致性修正。在修正过程中，既考虑了本地的实际情况，也协调兼顾了上下游，做到了上下游站基本一致，避免了修正后的站与站之间的不合理现象。一致性修正情况见表3-14。

表3-14　主要河流代表站修正情况统计表

丹河山路平和卫河峪河口水文站降水径流关系变化不明显，基本为单一线，未作年径流修正。

由于山路平站是丹河的控制站，丹河流域是晋城市的主要经济区，20世纪80年代以来人类活动不断加剧，对降水径流关系应具有一定的影响。但是在点绘山路平站1956～2000年面平均降水量与天然年径流量曲线时，1956～1979年与1980～2000年的点据无明显分离。故对此情况分析如下。

（1）1956～1979年采用第一次评价成果，当时工农业还原水量依据为水利统计年报，有些小型水利设施引水量未能统计到。本次评价1980～2000年还原水量主要依据为晋城市用水统计年报，其次为晋城市水利统计年报。还原项目增加了城镇生活用水、农村人畜吃水、林牧渔业用水。

（2）山路平站位于河南省境内，省界边境引用水情况十分复杂，难以收集到各引水部门的引水资料，比如480（火力）发电厂，在山路平断面以上取水，未能收集到以前的资料，还原水量从1980年做起。

（3）青天河水库位于山路平站断面以上，坝址在河南省境内。1972年12月竣工使用，总库容1726万m3，水库管理权属于地方管理，本次未收集到有关水库水位、蓄水、水面面积、库区引水等资料，无法进行还原计算。

综上所述，山路平站水量还原计算的误差远大于人类活动对下垫面改变的影响。