黑龙江干流分段汇流核算与分析

张凯文，戴长雷,*，王思聪，李梦玲

(1. 黑龙江大学 a. 寒区地下水研究所; b. 水利电力学院; c. 中俄寒区水文和水利工程联合实验室,哈尔滨 150080; 2. 哈尔滨市磨盘山水库管理处，哈尔滨 150001)

1 问题的提出

黑龙江发源于蒙古国肯特山脉的克鲁伦河(以南源为正源)，于俄罗斯哈巴罗夫斯克边疆区尼古拉耶夫斯克(庙街)汇入鄂霍次克海鞑靼海峡。黑龙江全长5 498 km，流域面积达184.3×104km2(中国约占40.69%，俄罗斯约占46.21%，蒙古和朝鲜约占13.1%)，属巨型流域，黑龙江是重要国际界河，中俄界河段长约4 000 km[1]。黑龙江流域地理位置约为N42°0′～55°45′，E108°21′～141°21′，处于温带大陆性气候和温带季风气候区，春季干旱多大风，夏季温热多雨，秋季温差较大，冬季严寒而漫长。黑龙江径流补给以雨水为主、积雪融水补给为辅，其中雨水补给约占75%～80%，融雪水补给约占15%～20%，地下水补给约占5%～8%。流域内多年平均降水量约400～600 mm，且年际变幅较大[2-3]。

戴长雷等将黑龙江流域水系划分为8个水系分区，即额尔古纳河区、石勒喀河区、松花江区、结雅河区、布列亚河区、乌苏里江区、阿姆贡河区以及黑龙江干流区[4]。其中，黑龙江干流全长2 833 km，分为上、中、下3段，洛古河村至结雅河口为上游段，长905 km；结雅河口至伯力(哈巴罗夫斯克市)为中游段，长994 km；伯力至河口为下游段，长934 km[5]。上游段和中游段为中俄界河，下游段位于俄罗斯境内。黑龙江干流区每年春季和夏季易发生凌汛洪水和夏季洪水，沿途汇入的结雅河、布列亚河、松花江对其洪水形成的影响较大。通过对黑龙江干流进行分段并对各主要支流进行概化，便于分析各支流对黑龙江干流区径流量的影响。多年平均径流量是黑龙江干流区地表水资源评价中较为重要的数据，因此需要对黑龙江干流区径流量进行核算，为防洪、防凌等工作提供数据支持[6-7]。

2 分段汇流核算方案设计

河源区的石勒喀河与额尔古纳河在洛古河村附近汇合形成黑龙江干流，左岸俄罗斯侧的结雅河在黑河市附近汇入，布列亚河在结雅河口下游约200 km处汇入，右岸中国侧的松花江在同江市附近汇入，中俄界河乌苏里江在伯力附近汇入，左岸支流阿姆贡河在下游汇入后在庙街附近汇入鞑靼海峡，大部分河水流入北方的鄂霍次克海，少量河水汇入南方的日本海[8]。以洛古河村的洛古河水文站、黑河市下游附近的卡伦山水文站、以及伯力、庙街两处水文站，将黑龙江干流大致分为3段，见图1。

图1 黑龙江干流分段及各主要支流示意图Fig.1 Schematic diagram of Heilongjiang main stream segment and its main tributaries

河源区石勒喀河汇入黑龙江干流区的多年平均径流量(记为T1)、额尔古纳河汇入黑龙江干流区的多年平均径流量(记为T2)，在洛古河水文站测得流量数据计算得到径流量(记为R1)，在数值上则T1与T2的和与R1大致相等。石勒喀河多年平均径流量T1约为149亿m3，额尔古纳河多年平均径流量T2约为125.4亿m3，洛古河水文站多年平均径流量R1为274.4亿m3。卡伦山站多年平均径流量R2为1 060亿m3，结雅河多年平均径流量T3约为567.6亿m3，R2-(R1+T3)为黑龙江干流洛古河水文站至卡伦山水文站间直接汇入黑龙江干流的额木尔河、呼玛河等众多较小支流径流量的和，约为217.4亿m3，则黑龙江干流区洛古河至卡伦山段的流域多年平均径流量约为217.4亿m3。以此类推，R2与布列亚河多年平均径流量T4、松花江多年平均径流量T5、乌苏里江多年平均径流量T6的总和约为2 721.6亿m3，伯力水文站的多年平均径流量R3为3 000亿m3，则R3-(R2+T4+T5+T6)约为278.4亿m3，即黑龙江干流区卡伦山至伯力段的流域多年平均径流量，约为278.4亿m3。R3与阿姆贡河多年平均径流量T7的和与庙街水文站的多年平均径流量R4的差值，为黑龙江干流区伯力至庙街段的流域多年平均径流量，约为361亿m3。

通过降水量等值线推求流域内多年平均降水量的方法，按面积比例分配至各降水分区，引用径流系数法，计算因径流入渗等造成的水量流失，可粗略计算得到黑龙江干流区的多年平均径流量[9]。以径流系数法计算得到的多年平均径流量作为对比参照数据，与水量平衡法分段推算得到的黑龙江干流区多年平均径流量进行对比，并分析核算结果。

3 黑龙江流域径流量核算

3.1 黑龙江干流区及主要支流核算

通过文献[10-11]以及各水文站公开数据等，收集黑龙江流域各主要支流水系分区河流长度、流域面积、河口多年平均流量以及多年平均径流量见表1。

表1 黑龙江流域水系分区河流特征参数Table 1 Characteristic parameters of rivers in Heilongjiang River basin

由表1可见，黑龙江流域多年平均径流量约为3 550亿m3，黑龙江干流区多年平均径流量约为857.4亿m3，约占流域总径流量的24.15%，分区流域面积约占流域总面积的20.03%，从流域面积占比与流域径流量占比角度分析，较为合理。黑龙江干流区上游段，石勒喀河与额尔古纳河汇合处至结雅河口位于大兴安岭山区，直接汇入黑龙江干流的主要支流有额木尔河、盘古河、西尔根气河、呼玛河、法别拉河、奥利加河、别烈亚河等，以及众多无名较小河流，这些河流补充了R1+T3与R2的差值，与R1、T3构成了黑龙江干流上游段的径流量。结雅河口至伯力的中游段，伯力至庙街附近河口的下游段，与此同理。为分析黑龙江干流区推算径流量占比与分区面积占比的差异，以其余主要支流的径流量占比和流域面积占比作为参照对象。

3.2 流域径流量计算

通过黑龙江省水利厅科技项目“俄罗斯结雅水库、布列亚水库对黑龙江干流洪水的影响及中俄水情交流机制研究”资料，以及主要项目成果《中俄黑龙江2013年大洪水调查分析联合报告》，获取黑龙江流域多年平均降水量分布图(1956—2000)[12]。采用降水等值线法对黑龙江流域降水量进行计算，得到黑龙江流域多年平均降水量，通过径流系数考虑降水入渗的水量损失。冬季封河期间，水量补给以地下水补给为主，文献[8]认为黑龙江流域地下水补给量不超过10%，文献[1]认为地下水补给量约为5%～8%，计算过程中，地下水补给量按10%计算。黑龙江流域径流量计算结果见表2[13]。

表2 黑龙江流域径流量计算Table 2 Calculation of runoff in Heilongjiang River basin

4 径流量核算对比分析

由表2可见，黑龙江流域多年平均降水量约为9 280.58亿m3，流域多年平均径流量约为4 433.16亿m3。按各水系分区流域面积分配流域多年平均径流量，计算得黑龙江干流区多年平均径流量约为1 065.26亿m3，径流量占比约为24.03%。推算黑龙江干流区多年平均径流量约为857.4亿m3，约占流域总径流量的24.15%，两者差距较小。为分析黑龙江干流区径流量推算结果的差异，对黑龙江主要支流分区径流量占比进行分析。差异较大的石勒喀河和额尔古纳河流域面积占比较大，但径流量所占比例较小；乌苏里江区流域面积占比较小，径流量占比较大。主要原因为河源区处于内蒙古高原地区，属于温带大陆性季风气候，降水量约300～400 mm，降水量较少，因此流域分区内径流量占比较小；而乌苏里江区更靠近东部沿海地区，降水量较大，流域平均降水量约为550 mm，上游地区接近700 mm，导致流域分区径流量占比较大。因此黑龙江干流区径流量推算结果具有一定的参考价值。

黑龙江干流区是黑龙江流域水系分区中较为重要的分区，黑龙江干流区径流量受各主要支流的影响较大，因此通过对黑龙江干流分段的方式，概化各主要支流影响因素，逐次进行径流量核算，再与通过降水量计算得到的径流量结果进行对比，分析推算结果的差异程度。推算黑龙江干流区径流量占比与分区流域面积占比较为接近，与计算所得结果进行核算，相差不大，具有一定的参考价值。黑龙江干流区是中俄联合防洪、防凌减灾的主要区域，通过黑龙江干流分段，推算分区径流总量，与降水量计算径流量结果进行核算的方法对黑龙江干流分区水资源数据分析，以及防洪、防凌等工作具有重要的参考价值。其次，在黑龙江流域的背景下，以黑龙江干流区为主体研究区，概化其余七大支流的影响，可以为相关研究提供便利与方法参考。

5 结论与讨论

对黑龙江干流区径流量核算并进行分析，得出主要如下结论并进行讨论：

1)通过水文站对黑龙江干流分段，概化各主要支流的影响因素，运用水量平衡法对黑龙江干流区多年平均径流量进行推算，再通过径流系数法得到黑龙江干流区多年平均径流量进行核算的设计方案是可行的；对核算方案中河流分段的节点位置、数据获取途径等需要进一步讨论。

2)水量平衡法推算黑龙江干流区多年平均径流量约为857.4亿m3，约占流域总径流量的24.15%；径流系数法计算黑龙江干流区多年平均径流量约为1 065.26亿m3，径流量占比约为24.03%。核算结果相差不大，可为黑龙江干流区防洪、防凌等工作提供数据参考；对通过计算流域多年平均降水量，除渗流水量损失外其余水量损失影响程度需要进一步讨论。

3)黑龙江干流区作为重要的国际界河水系分区，地表水资源评价中较为重要的多年平均径流量的核算方法，可为缺资料地区水文计算提供参考；还应运用水文实测数据以及考虑水文地质、流域分区等影响，提高核算结果的精确度。