下垫面变化条件下径流量修订方法的探讨

2020-01-16张文会李鹏德

水利科技与经济 2019年12期

张文会，李鹏德

(宁夏水文水资源勘测局固原分局，宁夏固原 756000)

0 引言

由于人类活动对下垫面的扰动，流域内水文系列一致性发生了一定的变化。目前，国内外水文系列修订方法主要有逐项调查法、模型法、蒸发插值法等，但这些方法存在着计算精度不高、还原项目难以考虑完全、天然径流还原基础较难一致等问题。本次采用双累计相关法(年降雨量累计值与天然年径流量累计值相关)，将径流量“还现”到现状下垫面条件下的径流量，即“向后还原”来实现径流量系列的修订。

小河是茹河一级支流，是泾河二级支流，发源于甘肃省环县庙儿掌西南墩墩湾，在宁夏彭阳县城汇入茹河干流，流域面积1 127 km2，主河道长74.6 km，河道平均比降30.7‰。自2005年以来，小河水量锐减，水资源短缺等问题越来越突出，已成为制约当地经济社会发展的重要因素。黄家河水文站是小河中游控制站，因此对其变化原因进行分析研究具有十分重要的现实意义。

1 基本情况

黄家河水文站位于宁夏固原市原州区河川乡黄家河村，E106°28′47.6″，N35°59′28.6″，是黄河流域泾河水系茹河一级支流，小河中游区域代表站。该站设立于1981年1月1日，测验断面以上集水面积为693 km2，至河源30.8 km，至河口44.2 km，流域为黄土丘陵沟壑区，植被差，水土流失严重。

上游设有寨科、党家沟、官厅、王洼、马河、共和、马坪、石岔、黄家河等雨量站，站网密度77 km2/站。

上游建有庙台中型水库，控制面积87.5 km2；阳洼、辽坡2座小(Ⅰ)型水库，控制面积20.86 km2；梁壕、水头2座小(Ⅱ)型水库，控制面积8.2 km2；羊路湾、芦草沟等34座骨干坝，控制面积141.35 m2，扣除上游水库、骨干坝重复面积后水利工程总控制面积为226.6 km2，占黄家河站控制面积的33%。

《茹河流域一期(2001-2005年)、二期(2006-2009年)水土保持生态工程可行性研究报告》(黄河上中游管理局规划设计研究院)及工程实施情况，一期工程从2001年4月至2005年12月，二期工程从2006年4月至2009年12月，其中一期工程实施的水保措施多，通过坡改梯、退耕还林还草为主体，种草养畜为依托，梁峁坡防护林建设与沟道工程相嵌配套的高效农林牧复合型、多功能型的水土流失综合防治体系，见表1。

表1 小河流域梯田、林草地面积统计表 /km2

2 降雨和径流系列趋势与变异分析

黄家河水文站处半干旱地区，降水径流关系较复杂，即使在同样的下垫面条件下，由于受降雨历时、降雨强度、降雨在流域上的分布等因素，同样的次降雨形成的径流量差别也很大。黄家河站降雨径流关系点子较散乱，降雨径流相关性达不到定线要求，本次采用双累计相关法(年降雨量累计值与天然年径流量累计值相关)，对1981-2018年天然径流系列进行一致性分析。

统计黄家河站1981-2018年系列降雨、径流资料及年值累计值，见表2。绘制降雨、径流累计关系曲线，见图1。可以看出，1981-2004年和2005-2018年两条直线斜率不一致，变化大，反映了2005-2018年径流系列不一致。

表2 黄家河站流域年降雨量与径流量变化统计表

续表2

图1 黄家河站P-R双累计曲线图

3 径流量一致性的修订

因黄家河站上游建有水平梯田、林草等水保措施，流域的下垫面发生了变化，对产汇流有一定影响，2005-2018年与1981-2004年的资料具有不一致性，应对其一致性进行修正。

由于没有理论根据和试验成果，故本次修正采用试算法，对1981-2004年系列径流量减小不同百分比进行试算，直至1981-2004年与2005-2018年两个系列线性斜率基本一致。通过试算，1981-2004年系列径流量减小45%，见表3。点绘黄家河站修订后的∑P-∑R双累计曲线图，见图2。可以看出，修正后的双累计直线斜率基本一致，无明显转折变化，说明修正值基本合理。