乌裕尔河流域依安县水文站径流演变特征分析

2021-09-03袁立月袁方正

水利科技与经济 2021年8期

袁立月，袁方正，丁黔

(黑龙江大学水利电力学院，哈尔滨 150040)

1 概述

随着城镇化快速发展，乌裕尔河流域的水量在不断减少。因此，对于区域内河流径流的变化趋势及规律进行研究不仅对河流本身的内在特性有所了解，而且对水资源的合理利用与开发具有十分重要的意义。近年来，对于不同地区的流域径流演变特征规律均进行了分析[1-5]。基于此，本文以依安县乌裕尔河流域为例，分析河川径流的演化过程，认识其演化规律和驱动因素不仅有助于流域水资源的可持续利用，同时也可为流域系统的生态恢复和保育提供理论依据。

2 概况

乌裕尔河依安水文站(依安太东站)，位于跃进水库上游，距水库4 km。1941年建站观测水位，1957年起有完整的年径流资料，1993年依安站由太东移至跃进水库下游的依安大桥测流。太东以上流域面积7 432 km2，依安大桥测流断面以上流域面积7 354 km2。乌双规划阶段及跃进水库原设计中，用水位资料插补了1953-1956年的径流资料。

3 年径流量演变趋势分析

依安县水文站具有1953-2020年共计68年实测及还原插补的长系列资料，其水文资料的测验、整编执行国家行业标准，经过历次专项规划等审查，精度满足水文规范的规定，水文资料可靠。

3.1 差积曲线法

差积曲线法是反映某地区年径流丰、平、枯期的变化趋势，其计算公式：

式中：Pi为第i年的累积距平值，108m3;ti为第i年的径流量，108m3;¯t为径流多年平均值，108m3;n为统计时段总年数。

天然径流量差积曲线见图1；天然径流年际距平百分比见图2。

图1 天然径流量差积曲线

图2 天然径流年际距平百分比

从图1可以看出，丰水段可以分为1954-1966、2012-2014和2018-2020年。枯水期为1967-1971、1972-1983和1998-2002年，丰枯交替段为1967-1971和1984-1998年。枯水期时段要比丰水期时段长的多，且丰枯交替持续周期也比较长。丰、平、枯水交替出现，具有连丰、连枯的特征，枯水年多于丰水年，丰、枯水变化幅度剧烈，该系列具有一定的代表性。

通过对天然径流百分比(图2)分析可知，在1953-1964年距平百分比基本为正值，且数值较大，表明此时间段径流量比较丰沛。而从1965年开始，天然径流距平百分比突然下降，为负值且持续时间较长。在2013-2020年期间，虽然距平值出现负值，但相对正值来说，总体呈现正值，表明径流量有所回升，这与图分析形式完全一致。

3.2 年径流过程线图法

径流量的累计均值变化过程能很好地反映径流量的多年平均值随年数的加长而趋于稳定的变化特性，通过对图3进行分析，在天然年际径流变化上，1953-2020年天然径流平均值为6.165 9×108m3,其中最大值在2019年为20.766 9×108m3，最小值在2008年仅为0.321 8×108m3。通过对多年径流量累计均值过程线分析，依安县水文站多年径流平均值的波动幅度逐渐减小，从1977年开始趋于稳定。

图3 天然径流量平均变化过程

通过对乌裕尔河流域1953-2020年径流量分析可知，以5a为时间间隔，最大年平均径流量在1961-1965年，为11.55×108m3；最小平均年径流量在1976-1980年，为1.6×108m3。再根据5 a滑动平均值可知，在1963-1980年呈现先下降、后上升、再下降的变化趋势，其中1963-1968年下降趋势最为显著。1981-2020年没有很显著的上升或下降趋势。结合表1分析变差系数和极值比发现，在2001-2005年径流量变化最为明显，其中变差系数为1.18，极值比为6.96；在1953-1955年变差系数和极值比最小，分别为0.33和1.70，相比其他年份最不显著，表明依安县水文站1953-2020年径流序列具有代表性。

表1 不同时段径流变化特征

3.3 年内变化分析

天然径流量各月份分配见图4。由图4可知，平均径流量为单曲峰形式，径流量从4月份开始逐渐增加，主要集中在4-10月份，占比为91.95%。6-8月份径流量急剧增加，其中8月份径流量最大，达到76.75 m3/s，所占百分比为32.27%。从10月份开始进入枯水期，1-2月份径流量为0，主要是此时间段黑龙江地区处于气温最低时刻，河流处于冻结状态。