皖河流域水量平衡校核分析

2023-07-28舒州

陕西水利 2023年7期

舒州

（安徽省安庆水文水资源局,安徽安庆 246003）

0 引言

水量平衡可以定量揭示水循环与自然地理环境和人类社会的关系,反应水文要素之间的数量关系。水量平衡计算可以检验水文观测结果的合理性。近年来,水量平衡在水文水利计算中运用广泛,河段的水量平衡计算能直观反映出水文资料整编成果的合理性。本文主要从河段、闭合流域单元对皖河流域水量平衡进行校核验算。

1 流域概况

皖河发源于大别山南麓,是安徽省安庆市境内最大支流。由长河、潜水、皖水三条一级支流及武昌湖水系组成,流域面积 6441 km2,其中长河2500 km2,潜水1326 km2,皖水1083 km2,武昌湖1084 km2。上游山区,两岸崇山峻岭,河床狭窄,坡陡流急,礁滩甚多,卵石河床;中游丘陵,河床宽阔,水流平缓,沙质河床,两岸多农田;下游平原圩区、湖泊滩地,受江水顶托倒灌,容易受涝。

长河花凉亭水库以上、潜水野寨以上、皖水乌石堰以上为上游地区,长河花凉亭水库以下、潜水野寨以下、皖水乌石堰以下至石牌以上（4908 km2）为流域中游地区,石牌以下至河口（包括武昌湖水系）为流域下游区域。皖河流域现有水文站 6 处,水位站3 处,雨量站34 处。皖河流域各节点河道特征值要素统计见表1。

表1 皖河流域各节点河道特征值要素统计表

2 水平衡公式计算要素与单元分析

2.1 水量平衡公式计算要素分析

水量平衡方程式可由水量的收支情况来确定，通常情况下水量平衡计算式如下：

在水文资料整编中,一般水量平衡分析计算年内或年内某一时段,所以通常情况不考虑地下水,故水量平衡计算式为：

式中：P 是降雨总量；ER是蒸发总量；W0、W1是输出总量、输入总量；Wm、We分别是某时段平衡区的始、末时间对应的蓄水量。

对于某一河段水量平衡的计算,一般采用此计算式：

2.2 水量平衡计算应用单元分析方法

水量平衡是水文现象和水文过程分析研究的基础,也是水资源数量计算的依据。水量平衡公式各要素中,在湿润和较湿润地区,径流量大于蒸发量时,径流与降水的相关性高,可不考虑蒸发影响；在干旱地区,径流量小于蒸发量时,蒸发量受降水影响较大。

水文资料整编中,对某个流域的水量平衡分析,将该流域内的全部水文站断面的出入水量纳入计算分析范围,采用河段水量平衡分析计算公式,支流断面水量总和应等于流域控制站断面水量。

封闭流域降雨量应与输入、输出水量收支平衡,通过流域大水量平衡可与水文资料整编成果进行比较,以达到对流域水量平衡计算的合理性校核验算。

3 南方片整编软件水量平衡分析计算

皖河流域内水文站点岳西、潜山、乌石堰、花凉亭（东山头二）、石牌以及花凉亭水库实测洪水资料系列较长,为本流域水量平衡分析计算提供了条件。皖河流域各站点控制面积及区间面积见表2。

表2 皖河流域各控制站点区间面积统计表

根据《水文资料整编规范》（SL 247-2020）整编要求,运用南方片2.0 整编成果对流域典型年2020年整编成果皖河水系长河、潜水、皖水汇入皖河至长江出口河段水量进行分析,参加计算站水文站点有长河周家河站、西灌渠花凉亭（西灌渠）站、长河花凉亭（东山头二）站、潜水潜山站、皖水岳西站、皖河石牌站月、年径流量进行分析计算,因长江中下游地区属较湿润地区,流域内蒸散发对水量平衡的组成影响甚小,故蒸发量损失水量不纳入计算,计算结果见表3。

表3 2020年皖河流域河段水量平衡计算表

计算结果显示,皖河干流出口站石牌站径流量与支流长河花凉亭（西灌渠）、长河花凉亭（东山头二）、潜水潜山站、皖水岳西站年径流量总量差值22.64 108m3。

4 皖河流域水量平衡分析

皖河流域34 处雨量站的年降水量空间分布不均,其中高值区位于皖河流域皖水河上游潜山站、岳西站；低值区位于皖河出口站石牌站。年降水量变化约在1800 mm~3300 mm,2020年降水量最大的站点是岳西县的桂花屋站,为3240 mm；降水量最小的站点为望江县（皖河流域站点）的武昌渡站,为1846 mm。当流域降雨集中在花凉亭水库、潜山和乌石堰以上流域时,皖河干流水量的以潜水来水为主,约占40%~50%,皖水约占20%,区间来水约30%。

皖河流域代表站2020年年降水量见表4,代表站所在行政区地表径流量见表5,代表站所在行政区供水量、用水量见表6、表7。

表4 2020年小流域水系内各站点降水量

表5 2020年小流域站点所在行政分区地表径流量

根据统计,皖河干流出口站石牌站径流量与支流各站点年径流量总量差值11.72 108m3为区间来水,该数据与《2020年安庆市水资源公报》水资源量统计结果基本相符。

5 水量平衡分析偏差应对策略

通过水量平衡计算,当流域和河段水量存在较大偏差时,应从水文站网布设、测验整编的精度、推流曲线系统性的偏差、整编的数据在后续处理几个方面进行再分析。

水文站网的分布或控制不能满足水量平衡分析要求时,需增加水文调查来完善；水文站断面上下游受水利工程影响、生态蓄水工程影响时,需对水量进行还原计算；新仪器新设备投入使用,要加强比测分析,消除仪器误差及观测时的人为操作误差；水文部门要经常性开展对测区及河段的水量分析和评价工作,及时补充水文测站断面水量控制的不足。