天然徑流量的還原計(jì)算.doc

天然徑流量的還原計(jì)算摘要：因?yàn)槿祟悓ψ匀坏挠绊懺絹碓斤@著，所以在斷面上的實(shí)測資料并不能反應(yīng)天然徑流量的流動(dòng)特征和變化規(guī)律，因而我們需要對徑流量進(jìn)行還原計(jì)算。本文介紹了幾種常用的還原方法，即分項(xiàng)調(diào)查法、降雨徑流模型法以及蒸發(fā)差值法，并闡述了其計(jì)算原理。關(guān)鍵詞：天然徑流量 還原計(jì)算 分項(xiàng)調(diào)查法 降雨徑流模型法 蒸發(fā)差值法1.概述天然徑流量包括實(shí)測徑流量和人類活動(dòng)對河川徑流影響的徑流量兩部分，而人類活動(dòng)影響的這部分徑流量則需要還原計(jì)算。人們把受近期下墊面條件和人類河道工程影響的河川徑流還原到過去無人類活動(dòng)影響的徑流，稱為還原計(jì)算。而天然徑流量的還原水量是指國民經(jīng)濟(jì)各部門用水后沒有回歸到河道內(nèi)的水，也就是河道的引取水量減去退水量。由于人類活動(dòng)的影響,水資源利用率越來越高,河道外引用消耗的水量也不斷增加，各控制水文站的實(shí)測徑流已不能反映河川徑流的實(shí)際情況。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們改造自然，征服自然的過程中，修建了大量的水利工程，它們在人們的生產(chǎn)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮了重要的作用，但是它們也改變了徑流的自然流態(tài)，所以在斷面上實(shí)測的徑流值，在時(shí)空分布上不能反應(yīng)天然徑流的真實(shí)情況，也不能反應(yīng)徑流在自然中的流動(dòng)特征和變化規(guī)律。河川還原水量與一般意義上的消耗水量是有區(qū)別的,一般意義的耗水量不適用于流域還原計(jì)算,特別是向流域外引水、高揚(yáng)程或遠(yuǎn)距離輸水、灌區(qū)內(nèi)滯留的水量等還原計(jì)算中需要用凈用水量;還原概念中把引出流域外的水量作為耗水量，如果沒有回歸河道則引水量即為耗水量,這里的耗水量為相對于河道來說是凈用水量。2.天然徑流還原的計(jì)算2.1.分項(xiàng)調(diào)查法【2】2.1.1農(nóng)業(yè)耗水量計(jì)算對于農(nóng)業(yè)來說，需要還原的是消耗于渠系和田間不能回歸的水量，也就是從總的實(shí)測河川徑流量中還原原本引出去灌溉，后又在灌溉過程中通過排水渠道和地下潛流回歸河道的水量。對農(nóng)業(yè)灌溉耗水的計(jì)算，在有資料地區(qū)，一般是通過“引、退水量差”的方法來計(jì)算，也就是耗水量=引水量-退水量；而在沒有實(shí)測的引、退水資料的地區(qū)，則根據(jù)具體情況，利用“面積定額法【3】”來計(jì)算，其具體方法是：根據(jù)不同土地利用面積的植被與其灌溉定額的乘積來得到實(shí)際耗水量【4】。2.1.2工業(yè)耗水量計(jì)算對于工業(yè)來說，一般情況下每年的用水量和退水量變化都不大，當(dāng)生產(chǎn)方式和規(guī)模不變時(shí)，對于較大的廠礦，我們可以到現(xiàn)場調(diào)查，搜集調(diào)查時(shí)間段內(nèi)的引水量及退水量，從而得到工業(yè)耗水量；對于小型廠礦區(qū)，則可以調(diào)查典型廠礦的耗水量，再乘以區(qū)內(nèi)的小型廠礦數(shù)量，即得到區(qū)內(nèi)工業(yè)耗水量。2.1.3生活用水量計(jì)算對于城鎮(zhèn)居民，其用水量可以通過去當(dāng)?shù)爻墙ú块T或者供水部門進(jìn)行了解而得到；而對于農(nóng)村居民用水量，則在不同的水源，選取典型村鎮(zhèn)進(jìn)行調(diào)查，求得村鎮(zhèn)中每戶的用水量以及大、小牲畜以及家禽等的用水量，然后估算全流域的耗水量【5】。2.1.4水庫蒸發(fā)滲漏損失計(jì)算在修建水庫之前，下墊面條件為陸面，則其蒸發(fā)也為陸面蒸發(fā)，而當(dāng)修建水庫后，蒸發(fā)形式變?yōu)樗嬲舭l(fā)，這樣而產(chǎn)生的蒸發(fā)增量稱為水庫蒸發(fā)損失。其計(jì)算方法為：W=0.1FE-(P-R)，W為蒸發(fā)損失量（萬m3）;F為水庫庫區(qū)計(jì)算時(shí)段平均水位的相應(yīng)水面面積（km2）；E為蒸發(fā)皿觀測的水面蒸發(fā)量（mm）；P為降水量（mm）；R為徑流深（mm）；為水面蒸發(fā)換算系數(shù)【5】。水庫滲漏量的計(jì)算方法為：W滲=W入-（W出+EF+V），式中，W入為t時(shí)段內(nèi)水庫的入庫量；W出為t時(shí)段內(nèi)水庫的出庫量；V為t時(shí)段內(nèi)水庫的蓄水變量（増為正，減為負(fù)）【5】。2.1.5其它還原水量計(jì)算主要是包括跨流域引、排水量的計(jì)算，河道決口或分洪水量的計(jì)算，以及水庫蓄水變量的計(jì)算。對于整個(gè)流域，在一定的時(shí)期內(nèi)，根據(jù)水量平衡原理，列出水量平衡方程：W天然=W實(shí)測+W灌溉+W工業(yè)+W生活+W庫蒸+W庫滲+W蓄變W引水W分洪該方法原理簡單，但資料收集比較困難，而且計(jì)算結(jié)果和所收集資料的準(zhǔn)確性和全面性密切相關(guān)，經(jīng)常導(dǎo)致的結(jié)果是計(jì)算精度差。2.2.降雨徑流模型法【6】徑流的形成是由降雨、蒸發(fā)、以及下滲等因子共同作用的，而降雨徑流模型法是基于下墊面大體一致，并且假定人為影響可以忽略的情況下，由降雨和徑流之間的相關(guān)關(guān)系而得出的一種模型算法。最簡單的模型便是降雨徑流單因子模型，但是單一的降雨、年徑流關(guān)系點(diǎn)距比較散亂，為了提高精度，還應(yīng)加入一些其它因子，如汛期降雨量、年平均氣溫等。然后通過回歸分析，求出各因子的回歸系數(shù)，從而列出回歸方程，從而求得還原水量【7】。這種方法在實(shí)際中廣為應(yīng)用，在雨量充沛及供水條件和植被條件穩(wěn)定的山地區(qū)，降雨徑流關(guān)系比較穩(wěn)定，模型精度高。但是它還存在一定的缺點(diǎn)，比如計(jì)算結(jié)果不宜外延，外延的話會大大降低精度。2.3. 蒸發(fā)差值法這種方法是忽略了較長時(shí)段內(nèi)的流域內(nèi)的流域蓄水量變化項(xiàng)，此時(shí)的還原水量則可以用人類活動(dòng)前后流域蒸發(fā)量的變化來表示。在人類活動(dòng)前，陸面蒸發(fā)可以通過經(jīng)驗(yàn)公式求得，而水面蒸發(fā)則是通過實(shí)測蒸發(fā)資料算得，陸面蒸發(fā)和水面蒸發(fā)則是總的蒸發(fā)量。流域下墊面變化后的流域蒸發(fā)可以用流域總損失水量代替，即實(shí)測降水與徑流深的差值代替。其還原水量為流域下墊面變化前的蒸發(fā)量減去變化后的總蒸發(fā)量【8】。3.結(jié)語綜上所述，天然徑流量計(jì)算是水資源評價(jià)中的重要組成部分，計(jì)算天然徑流量的方法有很多種，每個(gè)方法都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在應(yīng)用的過程中根據(jù)實(shí)際情況來確定用哪種方法來提高精度。在今后的研究中，我們應(yīng)該結(jié)合新的技術(shù)和方法，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法來研究天然徑流量的還原計(jì)算?！?】 黃河天然徑流量計(jì)算解析.人民黃河.2001.23【2】 吳建華，魏茹生，趙海生等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型下的土壩安全監(jiān)測仿真研究.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào).2008.20【3】 王玲，姚亞楠，奚秀梅，蘇建安，任遠(yuǎn)景.基于遙感的石河子墾區(qū)植被生態(tài)需水量的研究.石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2011.29【4】 唐曉娟，李元紅，張新民，王軍德.石羊河流域下游民勤縣生態(tài)需水問題探討.中國水利.2008.13【5】 李素霞.河北省山區(qū)天然年