流域径流特征分析研究——以狗河为例

流域径流特征分析研究——以狗河为例

马婧

山东省潍坊基础工程公司 地质环境二处 261000

摘要:狗河是辽宁省绥中县最大的独流入海河流，对绥中县的经济发展和居民生活起到重要的水资源保障作用，研究分析狗河流域的径流特征具有重要意义。本文通过狗河流域1988-2008年实测水文资料，根据水文学原理，利用水文统计的方法，对流域的降水和径流的年际年内分配进行分析。降水年际变化较大，年内分配也极不均匀，降水量主要集中在汛期6、7、8月份，由于流域径流的补给来源主要是大气降水，径流的变化过程基本和降水的变化过程一致，年际和年内分配也极不均匀，并以径流年际变化过程线和年径流量累积曲线建立统计模型，预测流域未来径流量会有上升趋势。

关键词：径流特征；分析；狗河

一、研究背景

我国已有不少专家和学者做过流域径流特征方面的研究。钟秀玲^[1]对石羊河流域径流特征进行分析，为流域水资源的合理配置提供有力依据，做到既可满足为生态环境的恢复建设提供支撑，又可兼顾经济社会发展；蒋艳，周成虎，程维明^[2]曾对阿克苏河流域径流补给及径流变化特征进行分析，分析流域范围内不同径流补给来源的径流年内分配规律和多年变化特征；迟宝明^[3]教授等人也曾于2004年在东北亚地学研究（英文版）期刊上发表过一篇名为《饮马河中游径流特征分析》的文章，并且合理有效利用饮马河中游水资源对缓解长春市缺水现状有重要意义；何爱红^[7]通过榆林河流域1956-2005年径流资料对流域径流特征进行研究分析，阐述了流域的主要补给来源、径流的年内分配及年际变化，证明榆林河是瓜州县踏实盆地农业灌溉得天独厚的自然资源。

二、研究现状及研究方法

虽然前人已对狗河流域做过不少研究，但是狗河流域仍然存在许多问题。狗河流域径流的年际、年内分配不均匀，加之无大型综合水库对水资源进行调节，造成狗河下游农业灌溉用水得不到保障。根据2007年狗河流域水资源供需平衡分析，狗河流域现状水资源开发利用程度仅为11.6%，多年平均入海水量为10689.3万m³，大量的水资源未经利用就白白流入大海，造成了水资源的严重浪费。因此，对狗河流域径流特征进行分析研究，对预防旱涝灾害，指导流域水资源合理配置，协调生态用水与生产生活用水之间的矛盾显得非常重要。研究方法主要采用水文统计学的方法。依据水文学原理，对该流域各雨量站的降水资料进行收集整理，对研究区狗河流域的径流特征进行分析，建立统计模型，并对流域未来径流特征进行预测分析。数据资料的处理过程中具体可能会用到一下几种方法：

（一）经验频率曲线法；

（二）皮尔逊III型分布的频率计算；

（三）理论水文频率计算——适线法；

（四）插补法；

（五）相关法。

三、流域径流特征分析

区域地下水的补给来源主要是大气降水，大气降水入渗补给是研究区地下水的主要补给来源之一。狗河流域多年平均降雨量为652.8mm，有效降水量占总降水量的80%以上，补给期主要在每年的6~9月份。区域地形较平缓，表层亚砂土、亚粘土厚2m左右，地下水埋藏浅，有利于大气降水的入渗补给。其次是地表水对地下水的补给。狗河为常年性河流，河床由砂砾卵石组成，渗透性好，狗河流域上、中、下游的过水断面面积不甚相同，但总的来说，过水断面面积较大，利于河水向地下水补给。

地下水侧向补给主要包括基岩裂隙水侧向补给，以及地下径流补给。侧向补给一般补给量较小，地段稳定，此外，区域地下水补给量还包括农业灌溉回渗补给量，由于绥中县为农业大县，灌溉回渗补给量在补给量中不可忽略，补给期主要集中在 5~9 月份农田灌溉期。

区域地下水排泄包括侧向径流排泄、潜水蒸发排泄和人工开采排泄。人工开采排泄占区域地下水排泄的很大部分，划分为农业开采、工业开采和生活用水开采。其中生活用水是稳定开采，农业灌溉用水是季节性开采。潜水蒸发排泄主要在地势低洼地区或滨海地带，这些地区地下水埋藏浅，在极限蒸发深度内，干旱季节蒸发较强。区域地下水排泄方式还包括地下水向河流的排泄以及侧向径流排泄。河流水位与地下水位两者有密切联系，狗河属山区性河流，河水位常低于地下水位，起排泄地下水的作用。下游径流排泄主要指区域地下水向滨海地区的排泄，由于滨海地区的水力坡度较小，所以排泄量也比较小，地下水向滨海地区的排泄，是地下水咸淡界面稳定的重要保证，可以有效缓解海水入侵。

以水资源开发利用量代表现状水资源开发利用量，据不完全资料统计，绥中县水资源开发利用程度已达50%以上，全县多年平均水资源利用量为1.46 亿 m³，1980年-2007年全县水资源利用总量为2.855亿m³。全县地下水利用率已达到为 90% 以上，地下水开发利用量为1.122 亿m³，而地下水共可开采量为1.213亿m³，可见区域地下水已经达到相当高的开采水平。

四、流域降水特征分析

绥中县地处温带半湿润大陆性季风气候区，年均降水量652.5mm，夏季雨量充沛，降雨多集中在6~9月，多为大雨或暴雨，大气降水是狗河流域径流的主要补给来源。

狗河流域主要有两个雨量站，分别为东山根雨量站和赵家甸雨量站，其中东山根雨量站位于辽宁省绥中县秋子沟乡时杖子村，地理坐标为E119°45´，N40°22´，赵家甸雨量站位于辽宁省绥中县范家乡赵家甸村，地理坐标为E119°59´，N40°18´。在此收集了这两个雨量站1988年至2008年的降水量资料及最大几日降水量资料，其中两个雨量站均缺少2002年至2005年四年的资料，缺测的2002年至2005年的降水量资料通过六股河流域绥中站的降雨量资料进行插补。

图1 东山根雨量站降水量逐年变化过程线

图2 狗河流域东山根雨量站逐年降雨量P-Ⅲ型频率分布曲线

根据狗河流域东山根雨量站的逐年降雨量数据绘制P-Ⅲ型频率分布曲线，纵坐标降雨量数据根据公式 算出，其中：

——均值；

C_v——变差系数， ；

值通过查表得到；

Cv=0.227，Cs对Cv的系数取2.0，如图中所示，拟合较好。

根据图中所拟合的标准曲线，得出丰水年（P=25%）的降水量为750mm，所以取丰水年的代表年为1990年；平水年（P=50%）的降水量为650mm，所以取平水年的代表年为1995年；枯水年（P=75%）的降水量为570mm，所以取枯水年的代表年为1998年。

五、统计模型建立

图3 狗河流域东山根站年径流变化过程线

图4狗河流域东山根站年径流累积曲线

六、分析结论及建议

基于研究区地质、水文地质、气象水文等条件，利用相关雨量站和水文站资料进行统计分析，对狗河流域径流特征进行研究，得出以下结论：

（1）根据由同期六股河流域绥中站的径流量资料及径流特征推求的狗河流域径流量资料分析得出，狗河流域径流年际间变化较大，波动周期不确定，无稳定规律可循，且两雨量站的Cv值均较大，年极值比也较大，这对于是农业大县的绥中县来说会给农业灌溉带来很大影响，不利于经济的发展。

（2）绘制狗河流域两雨量站逐年径流量变化过程线和年径流量累积曲线，并添加趋势线，年径流量累积曲线趋势线的R²均达到0.99以上，说明狗河流域年径流量累积曲线拟合标准的指数型曲线，据此预测狗河流域未来径流量会有上升趋势，且上升幅度很可能会越来越大；

（3）狗河流域地下水开采量已经达到相当高的水平，地下水利用率较高，且绥中县有丰富的海岸线，是海水入侵的易发生地，地下水一旦被污染，恢复和治理的难度非常大。

针对上述问题，建议提高下游的灌溉用水保证率，制定全流域节水灌溉总体规划并调整灌溉方式，减少高耗水农作物的种植面积，改大水漫灌为喷灌滴灌等，合理有效利用水资源，同时在流域地下水的利用方面要更为谨慎，沿海地区地下水开采时还要防止海水入侵。

参考文献

[1]钟秀玲.石羊河流域径流特征分析[J].甘肃水利水电技术，2011，04：8-10.

[2]蒋艳，周成虎，程维明.阿克苏河流域径流补给及径流变化特征分析[J].自然资源学报，2005,01：27-34.

[3]YI Shu-ping, CHI Bao-ming, LI Zhi-jun, LI Zhi-ping.Analysis of runoff characteristics in midstream of Yinma River[J].Northeast Asia,2004,01:70-73.

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