遼寧省東中西部年徑流互補性分析

魏 冰

(遼寧省水利工程技術審核與造價管理中心，遼寧 沈陽 110003)

1 問題的提出

21世紀水資源問題已經(jīng)成為制約人類生存和可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素，水資源分布不均勻性與人類社會需水不均衡性的客觀存在使得調(diào)水成為必然。跨流域調(diào)水是在兩個或兩個以上的流域系統(tǒng)之間通過調(diào)劑水量余缺所進行的合理水資源開發(fā)利用，它是解決水資源分布不均，實現(xiàn)水資源合理配置，保證經(jīng)濟和環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略措施。遼寧省降水徑流時空分布極不均勻，遼寧省跨流域調(diào)水工程，主要是將東部地區(qū)豐沛的水資源調(diào)配給缺水的西部及中部地區(qū)。

若調(diào)出與調(diào)入?yún)^(qū)兩流域年徑流同豐同枯即同步性越好，則表明互補性越不強，同豐時調(diào)入?yún)^(qū)不需要調(diào)水，而調(diào)出區(qū)大量棄水；同枯時調(diào)入?yún)^(qū)需要調(diào)出區(qū)補水，而調(diào)出區(qū)可調(diào)出的水量不多。若調(diào)出與調(diào)入?yún)^(qū)兩流域年徑流豐枯不同步，表明互補性越強，可以有效利用調(diào)出區(qū)水量，充分發(fā)揮調(diào)水工程調(diào)節(jié)水量的作用。因此分析東部與西部、東部與中部年徑流的互補性十分必要。

2 年徑流互補性定性分析

2.1 以年徑流深均值分析徑流互補性

年徑流深及徑流系數(shù)能反映地區(qū)降水量、蒸發(fā)量、土壤植被的綜合作用。根據(jù)1956～2007年52年系列統(tǒng)計計算，東部地區(qū)年徑流深最大，如渾江流域徑流深在400mm以上，渾江流域年徑流系數(shù)也最大，達到0.5以上；其次是中部的太子河、渾河、遼河支流地區(qū)，徑流系數(shù)在0.3以上，遼河以下及西部大凌河年徑流深及徑流系數(shù)最小。渾江年徑流深是大凌河年徑流深的6倍，是遼河干流的3倍左右，是渾河太子河的1.5倍，因此從多年平均年徑流深上看，渾江流域水量豐沛可補充遼河干流、遼西地區(qū)，渾江流域水量也可補充渾河太子河。

2.2 以徑流豐枯年際變化分析徑流互補性

從省東中西部各站年徑流保證率計算參數(shù)上可看出各河流的徑流年際變化情況，Cv為變差系數(shù)，Cv值小表明年徑流年際間變化小，Cv值大，表明年徑流年際間變化大。渾江流域徑流Cv值0.35左右，遼河干流Cv值0.55左右，大凌河徑流Cv值0.6左右，小凌河徑流Cv值0.85左右，表明渾江水量年際間變化明顯小于遼河干流、大小凌河，渾江年徑流更趨于均勻化，豐枯變化不大，而遼干及大小凌河年徑流豐枯變化劇烈。

另外也可從各站歷年最大與最小年徑流量比值分析其徑流的豐枯變化。最大與最小年徑流量比值越大，年際豐枯變化程度越劇烈，反之該比值越小，年際間徑流變幅越小。渾江、太子河、渾河的最大與最小年徑流量比值較小，在3.5～7.9之間，遼西的大小凌河及六股河比值較大，在15～30之間。

從Cv值及最大與最小年徑流量比值看，渾江年徑流年際間更趨于均勻化，豐枯變化不大，而遼干及大小凌河年徑流年際間豐枯變化劇烈，因此遼干或大小凌河出現(xiàn)枯水年時，渾江即使也是枯水年，也是有一定的補充能力。

2.3 以徑流年內(nèi)月分配分析4～6月徑流互補性

省年徑流的年內(nèi)分配極不均勻，從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，各站7、8兩月進入汛期，所占比重較大;1、2兩月進入枯水期終端，所占比重較小，與年降水量年內(nèi)分配相適應。省東中西部徑流年內(nèi)分配也是有差異的，各站7、8兩月徑流占全年徑流的百分比，渾江比例最小為48.3%，渾河、太子河為53.5%，西部大小凌河及六股河比例較大，在63.5%～69.6%之間，西部河流年徑流更為集中在汛期。各站4～6月徑流占全年徑流的百分比，渾江桓仁為30%，遼干為15.1%，大凌河為15.3%，小凌河為8.7%，因此，渾江徑流年內(nèi)分配比其他河流更趨分散，在4～6月水量較豐沛，可補充遼干及大小凌河。

2.4 以各區(qū)年徑流相關程度分析徑流年際同步性

通過繪制省東中西部代表站年徑流相關圖，可以比較直觀的看出兩站徑流的相關程度，徑流相關關系越好，徑流的同步性越好，其互補性也就越差；反之徑流相關關系越差，徑流的越不同步，其互補性也就越好。如渾江與遼河干流、渾江與大小凌河年徑流相關關系均不好，相關點據(jù)散亂如圖1所示，歷年豐枯同步性較差，表明渾江與遼干、大小凌河徑流有很好的互補性；渾江與渾河太子河年徑流相關關系較好，同豐同枯現(xiàn)象明顯如圖2所示，表明渾江與渾河太子河年徑流互補性不強。

圖1 渾江與大凌河年徑流相關關系圖

圖2 渾江與渾河年徑流相關關系圖

3 年徑流互補性定量分析

3.1 以Z指數(shù)劃分旱澇等級進行互補性定量分析

用Z指數(shù)對旱澇等級劃分分析方法，采用的基本數(shù)據(jù)為面雨量。將降水數(shù)據(jù)經(jīng)皮遜Ⅲ形曲線中的Г分布，通過標準處理，可將概率密度函數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾伦兞康臉藴驶龖B(tài)分布，其表達式為：

(1)

式中，CS—偏態(tài)系數(shù)；i—標準變量，均可由降水量序列求得，即i=1，2，3，…，n，其中n為樣本數(shù)；均值為用于互補性分析的各河多年平均值。

(2)

(3)

(4)

Z指數(shù)的劃分標準定義：≧1.4為大澇；0.6～1.3為偏澇；0.5～-0.5為正常；-0.6～-1.3為偏旱；≤-1.4為大旱。

渾江的桓仁水庫站作為補給站，當補給站的旱澇級別為偏澇或大澇時，認為互補性較好；當補給站的旱澇級別為正常時，認為可以互補。通過對降水Z指數(shù)的對比分析，渾江與遼河、大小凌河年降水互補性較好的有42年，占總年數(shù)52年的80.8%，可以互補的有10年，占總年數(shù)的19.2%；渾江與渾河、太子河年降水互補性較好的有33年，占總年數(shù)52年的63.5%，可以互補的有19年，占總年數(shù)的36.5%。

3.2 以(K- 1)值對比進行互補性定量分析

該方法采用的基本資料為年徑流。如對渾江與遼河、大小凌河年徑流互補性分析，選擇渾江桓仁水庫站、遼河鐵嶺站、大凌河錦州站、小凌河錦州站年徑流系列，計算各站歷年(K- 1)值，K為單站歷年徑流與上述4站多年平均徑流的比值。

渾江的桓仁水庫站作為補給站，當補給站徑流的(K- 1)≧0.7時認為互補性較好，當0≤(K- 1)<0.7時認為有可以互補，當(K- 1)<0時認為互補性較差。年徑流互補性較好的有43年，占82.7%，可以互補的有9年，占總年數(shù)52年的17.3%。對枯季4～6月徑流(K-1)值的對比分析，互補性較好的有47年，占總年數(shù)52年的90.4%，可以互補的有5年，占9.6%。

如對渾江與渾河、太子河年徑流互補性分析，選擇渾江桓仁水庫站、渾河沈陽站、太子河遼陽站年徑流系列，計算各站歷年(K-1)值，K為單站歷年徑流與上述3站多年平均徑流的比值。渾江的桓仁水庫站作為補給站，年徑流互補性較好的8年占15.4%，可以互補的28年占53.8%，互補性較差的16年占30.8%。

4 結論

通過對遼寧省東中西部年徑流互補性進行定性及定量分析，得出渾江與遼干、大小凌河年徑流有很好的互補性，渾江與渾河太子河年徑流也有一定的互補性，東部地區(qū)與西部地區(qū)徑流互補性優(yōu)于東部與中部的互補性的結論。由于不同區(qū)域年徑流的互補，可以通過建設跨流域調(diào)水工程，解決水資源分布不均問題，實現(xiàn)我省水資源合理配置。我國地域遼闊，降水徑流時空分布極不均勻，對不同地域年徑流互補性進行分析，提出水資源合理配置方案，對解決我國水資源分布不均問題將具有重要意義。

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