不同方法推算资水流域多年平均径流量

佘玉良，张 晴

（湖南省水文水资源勘测中心，湖南 长沙 410000）

1 概 述

资水流域属长江流域洞庭湖水系，是湖南省境内第三大河流。自邵阳县双江口以上分为左右两支，左支为赧水，是资水的正源，右支为夫夷水。两河在邵阳县双江口汇合后始称资水，流经邵阳市纳邵水，新化以下纳石马江、大洋江、渠江，安化以下纳敷溪、洢溪、沂溪等支流，于益阳以下甘溪港注入洞庭湖。资水流域面积28 113 km2，湖南省境内面积26 738 km2，全长653 km，流域平均坡降1.44‰。湖南省境内的资水为两个三级区，其中四级区分为夫夷水中下游、赧水、邵水区、石马江区、柘溪库区诸水系、柘溪以下等小水系。湖南省资水水资源分区见表1、图1。

表1 资水水资源分区表

图1 资水水资源分区图

2 水文比拟法计算水资源量

从水资源分区图可以看出，资水流域分为资水冷水江以上和以下2 个三级区，其中又分6 个四级区，见表1。三级区内各四级区水量之和便是三级区的水量。三级区总水量则由控制站控制。资水两个三级区均有水文站控制，资水冷水江以上三级区用冷水江站作为控制站，资水冷水江以下以桃江站水资源量减去冷水江区间水资源量作为控制，控制站能控制该分区大部分集水面积，则根据这些控制站逐年天然年径流，按上下游面平均降水量和面积之比，加权计算三级区的系列。

而四级区内各县市水量之和就是该四级区的水量。各四级区内大都有选用水文站，按下面公式推求各县市的水量：

式中 Wb——行政县市的水量；

Wa——选用代表站的水量；

Pb——行政县市的面雨量；

Pa——用代表站的面雨量；

Fb——行政县市的面积；

Fa——选用代表站的面积。

（以上水量单位万m3，下同）

1）夫夷水中下游

区内有新宁、塘渡口（三门江站2003 年下迁至塘渡口站）2 个水文站，控制面积分别为2 456 km2、45 48 km2。新宁站建站于1951 年，观测至今。三门江站建站于1958 年，1956～1957 年径流资料用该站降水径流关系求得，资料成果可靠。区域内径流用塘渡口天然径流减入境径流推算。

实测资料系列1956～2016 年，区内各县径流用塘渡口水文站径流减入境径流资料推求，其成果资料基本可靠。

2）赧水

区内有洞口（二）、黄桥、隆回3 个水文站，控制面积分别为904 km2、2 660 km2、5 871 km2。洞口（二）1973年建站，其中1956～1973 年，1998～2000 年年径流量用该站降水径流关系求得。黄桥水文站1954 年建站，观测至今。隆回1989 年建站，观测至今。区内各县径流用3 个站资料推求。其成果资料可靠。

3）邵水区

区内有茅坪1 个水文站，控制面积为2 060 km2。茅坪1952 年建站，观测至今。区内各县径流用茅坪水文站资料推求。其成果资料基本可靠。

4）石马江区

区内设有邵阳水文站，区域出口下游有冷水江控制站，上游分别是赧水、邵水区、夫夷水中下游3 个区，这3 个区分别被隆回站、茅坪站、塘渡口站控制着，因此本区内径流用冷水江站与这3 个水文站之间的区间径流进行推求。径流资料齐全，各县水量成果资料可靠。

5）柘溪水库诸水系

区内有冷水江、邹家滩2 个水文站，控制面积分别为16260km2、589km2。冷水江建站1957 年，1956 年用降雨径流关系推求。邹家滩建于1959 年，1956～1958 年用该站降雨径流关系推求。本区域内没有能够控制本区域水量的水文站点，因此根据地理特性和上下游水文站点分布情况，本区域内隆回县、安化县、溆浦县、新化县水量用桃江、冷水江、竹溪坡、蒙公塘、邹家滩之间的区间径流推求计算，冷水江市、涟源市则用邹家滩径流推求计算。

6）柘溪以下等小水系

区内代表站有竹溪坡、蒙公塘、桃江3 个水文站，控制面积分别为686 km2、509 km2、26 748 km2。区域内水文站不具有代表性，因此根据地理特性和上下游水文站点分布情况，区域内汉寿县、益阳市市区用蒙公塘水文站径流资料推求，桃江县、安化县用桃江、冷水江、竹溪坡、蒙公塘、邹家滩之间的区间径流推求计算。

3 等值线图法推求区域多年平均径流量

3.1 选择水文站点并导出带属性的GIS 文件

根据各单站天然年河川径流量统计分析结果，绘制1956～2016 年、1980～2016 年同步期多年平均天然径流深等值线图。选用区域内质量好、观测系列长的水文站点资料，为满足本次评价对资料的系列要求，对径流系列不足61 年同步期的站，一律插补延长至61 年（即1956～2016 年）。在单站同步期系列期间平均天然年河川径流量计算的基础上，选取集水面积为300～5 000 km2的水文站的年径流深均值作为主要点据，在大江大河的下游还可以计算一些区间径流深均值作为补充点据，以便绘制多年平均年径流深等值线图。年径流深均值点据一般应绘制在相应集水面积内径流分布的重心处。各选用水文站的集水面积不应重叠，若有重叠时，下游站应计算扣除上游站集水面积后的区间面积径流深，点绘在区间面积的重心处。

本区域内选用水文站点有黄桥、洞口（二）、新宁、茅坪、邹家滩、杨德溪、蒙公塘。为了绘制等值线的准确性，另外还选了资水流域周边的一些水文站点作为参考。通过Excel 表格把选用的水文站点的信息录入，主要有水文站名称、编号，该站1956～2016 年系列的多年平均径流深，该站1980～2016 年系列的多年平均径流深，水文站重心点经纬度。通过导入Excel 导入数据，以显示x，y 数据，将Excel 中的水文站点导入到Arcgis中，完成水文站点数据导入。

3.2 绘制等值线

应用Arcgis 中空间分析模块克里金插值方法生成径流深的栅格数据，运用空间分析模块里面的表面分析生成径流深等值线图。应用制图工具对生成的等值线图进行平滑修正。通过区域分析量算两相邻等值线间的面积，采用面积加权法求得各水文站断面以上径流深。等值线图见图2、图3。

图2 资水流域1956～2016 年径流深等值线图

图3 资水流域1980～2016 年径流深等值线图

3.3 对径流深等值线图进行合理性检查

选择冷水江站和桃江站，从等值线图上量算的天然年河川径流量与单站计算值进行比较，反复调整等值线分布，使等值线法计算的平均径流深与水文站天然径流计算结果相对误差不超过±5%。冷水江站与桃江站计算值与量算值比较结果见表2。

表2 冷水江站与桃江站单站天然径流深与等值线法量算值比较

3.4 区域径流量的量取

等值线合理性检查完后，继续通过空间分析模块中的区域分析，对各四级区径流深进行统计。统计结果见表3。将水文比拟法与等值线量算出的两个系列的进行比较，结果见表3。

表3 两种方法计算的资水流域水资源量比较

4 结果分析

通过表3 可以看出，在水文站控制站与径流深等值线合理检查合格之后，用两种方法计算四级区多年平均径流量的结果存在差异，主要表现在夫夷水中下游、柘溪库区诸水系、柘溪以下等小水系。夫夷水存在差异的主要原因是由于外省入境水量影响了本区域的水量，夫夷水上游区域是广西资源县，入境面积为1 375 km2，为暴雨中心区，在水文比拟法计算径流量的时候已经考虑了上游暴雨中心的影响，而用等值线法的时候，用的水文站径流深是站以上流域的径流深，上游暴雨中心区域的高值区被平摊到下游了，因而等值线量算法算出的径流量会偏大。资水冷水江以下2 个四级区计算出水量普遍偏大，其主要原因是由于这2 个区域内的水文站不具有代表性，用来绘制等值线的水文站点集水面积普遍较小，除了控制站以外的其他水文站点面积最大为686 km2。而在水文比拟法计算过程中，三级区的水量用控制站进行了控制，从而导致这两种方法计算出的径流量会有偏差。