天水市无资料地区年径流量计算方法探讨

陈显春

天水市水利水电勘测设计院， 甘肃天水 741000

摘要：天水市河流众多，但是年降雨量较低，多年平均降雨量由东南方向700mm（党川、利桥一带）向西北方向450mm（武山县渭河以北）逐渐减小¹。随着我市经济社会的快速发展，水资源作为重要的自然资源和经济资源越来越重要。为了促进水资源的优化配置和可持续利用，对缺乏实测资料地区的径流计算尤其重要，本文将以实际工作中遇到的工程来分析和探讨无资料地区的径流计算。

关键词：降雨；径流计算；等值线；无资料地区

一、径流的产生及影响因素

径流是指陆地上的降雨，经过填洼、植物截流、下渗、蒸发等损失以后，由地表及地下注入河川的水量，径流的补给主要有降雨、雨雪混合、冰川及地下水。一年内通过河流某一控制断面的水量，称为这个断面以上的年径流量。

径流在一年内及一年与一年之间，经常不断地变化，一年内各月的来水也不相等。影响河川径流的主要因素有三点：气候因素，包括降雨和蒸发；下垫面因素，包括流域的几何特征，流域的自然地理特征；最为重要和突出的是人类经济活动对径流的影响。除以上因素以外，由水量平衡方程式分析可知，年径流量的变化还受流域内蓄水量的变化影响。

二、设计年径流的计算的目的和方法

1. 设计年径流计算的目的

对河流进行水利规划，或修建水利工程，都需要知道该流域或者河流工程地址处一年内究竟来多少水，有多少水可供利用。由于年径流量年年不同，即使年径流量相似的年份各月来水量也不相同，这些情况都与各用水部门发生一定的矛盾。为解决天然河道来水和用水的矛盾，需要在河道上修建水利工程，对天然径流进行人工调节。所谓设计年径流量是指按某一设计标准的年径流量及其年内分配，设计年径流量计算的目的是，为用水部门或者水利工程建设提供某一频率的年径流水文资料，根据该水文资料确定工程的规模和尺寸。

2. 无资料河流设计年径流计算

本次主要是研究、讨论无资料地区的年径流分析计算。甘肃省流控制域面积小于1000km²的水文站共有61个，占总数的32.4%，小于30km²的水文站在全省始终是个空白²。一般大江大河及重要河流出口处设有水文站，在许多小河流及部分中等河流，设计地点常常缺乏实测径流资料，此时，只能用间接的途径来估算多年平均年径流量。

无资料河流的年径流量计算主要有两种方法，第一种方法是根据各省市（地区）径流深等值线图计算。影响多年平均年径流深的主要因素是降雨和蒸发，由于降水和蒸发有地理分布规律，故径流的变化也有一定的规律，并可用等值线的形式去表示。

第二种方法是根据降雨量来推求，小流域虽然缺乏径流资料但是在本地区或者相邻地区，却可能有降雨资料，故可利用当地降雨资料推算径流。多年平均径流深³Y₀=α₀X₀,X₀为当地年降雨量资料计算。因此关键是确定多年平均径流系数，为此很多省已经分析出各地α₀值，并绘制成径流系数等值线图，可供查用。

3. 无资料地区径流计算实例

现在举一实列如下：

近年来秦州区全区旱情严重，供水日趋紧张，部分地区出现饮用水困难，现在拟向杨家寺乡及周边村镇寻找抗旱应急水源，所选水源为峁水河上游黑鹰坡沟，黑鹰坡沟是峁水河的一级支流西汉水二级支流，发源于甘谷县境内新兴镇西北方向的堡子梁，流经杨家寺乡、红河镇后汇入西汉水，径流以降水补给为主，多年平均降水量531mm，流域多年平均径流深h=130mm。截流坝以上流域面积10.6 km²。

1、径流等值线法

峁水河流域径流主要为流域内降雨形成，地表水以降雨补给为主，降雪补给为辅，径流年内变化与降水相应，分配不均匀，其中6-10月占全年的大部分，占年降水量的60%以上。12月至2月为冬季枯水期，径流年际变化较大。水源地源头区有乔灌木林覆盖，植被好，调蓄能力强，小溪水流清澈，流量较为稳定，无断流发生。

黑鹰坡沟流域没有实测径流资料，根据《甘肃省地表水资源》查得流域多年平均径流深h=130mm，截流坝以上集水面积为10.6 km²，W=1000hF=137.8万m³，取C_S=2.0CV C_V=0.60 K_P-50%=0.89 P=50%保证率的年来水量W _P50%=W×K_P50%=122.6万 m³，K_P-75%=0.56 P=75%保证率的年来水量W _P75%=W×K_P75%=77.2万 m³ , K_P95%=0.35 P=95%保证率的年来水量W_P95%=W×K_P95%=48.23万 m³，具体成果见表1。

2、降雨推求径流量（降雨径流系数法）⁴

影响年径流量得因素主要由气候、下垫面和人类活动等因素，其中气候在一定时期内可以认定是基本稳定的。流域下垫面主要影响因素是地形和流域大小，降水现象是发生在大气中的对流层内，按气流和天气现象分布特点，对流层可以分为三部分：自地面起至1.5km的高度，成为下层，又称摩擦层和扰动层，该层大气受地面的热辐射和扰动显著。1.5—6km的高空范围为中层，大气中的云和降水都产生在这一层。查《甘肃省地表水资源》多年平均降雨量等值线图

⁵得该区域多年平均降水量为670mm，查《甘肃省地表水资源》多年平均年径流系数等值线图⁶，抗旱应急水源地以上流域中心处径流系数为0.20，则径流深为134mm，则多年平均径流量为142.04万m³，多年平均流量为0.045m³/s。具体成果见表2

3、计算结果分析及选用

径流深等值线法和降雨量推求径流法（降雨径流系数法）两种方法计算计算结果比较接近，目前这两种方法是使用最多和最有效的。针对本项目两种方法计算的年径流量值，从不利于水利工程的角度出发，选择径流深等值线计算法计算结果W=137.8万m³，更合理、可靠。

5. 结语

本文主要讨论了中小流域无资料河流的两种年径流量计算方法，其中经常使用的是径流深等值线图法，降雨径流系数法使用相对少一些，因为两种方法最终实现的目的是一样的，都是为了求得径流深，进而求得年径流量。径流等值线法是通过甘肃省绘制的径流深等值线图，直接查到所求流域径流深；而降雨径流系数法是通过甘肃省多年平均降雨量等值线图查得X₀,以及甘肃省径流系数等值线图查得α₀，和由公式：Y₀=α₀X₀,求得项目区多年平均径流深。

天水地区天然情况下的水循环中，河川径流量相对其它地区偏少，加之，径流在时间和地域上的分配不均，常常与人们的需要不相适应，为解决这个矛盾，水利工程的兴建非常必要，河川径流量的准确计算也显得尤为重要。而在实际工程建设中，我们应该采用两种方法计算，并互相印证、比较结果，选择更准确、合理的设计年径流量值。

参考文献

[1] 甘肃省水利局水文总站编．《甘肃省水文图集》．1978年3月。

[2] 甘肃省水利水电勘测设计院．《甘肃省暴雨洪水图集》．甘肃省水利厅1988年11月印。

[3] 陕西省水利学校主编．《工程水文学》．水利出版社，1980年5月，第一版。

[4] 陕西省水利学校主编．《工程水文学》．水利出版社，1980年5月，第一版。

[5] 甘肃省水利局水文总站编．《甘肃省地表水资源》．1984年10月。

[6] 甘肃省水利局水文总站编．《甘肃省地表水资源》．1984年10月。

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