辽宁省东中西部年径流互补性分析

魏 冰

(辽宁省水利工程技术审核与造价管理中心，辽宁 沈阳 110003)

1 问题的提出

21世纪水资源问题已经成为制约人类生存和可持续发展的瓶颈因素，水资源分布不均匀性与人类社会需水不均衡性的客观存在使得调水成为必然。跨流域调水是在两个或两个以上的流域系统之间通过调剂水量余缺所进行的合理水资源开发利用，它是解决水资源分布不均，实现水资源合理配置，保证经济和环境持续协调发展的一项重要战略措施。辽宁省降水径流时空分布极不均匀，辽宁省跨流域调水工程，主要是将东部地区丰沛的水资源调配给缺水的西部及中部地区。

若调出与调入区两流域年径流同丰同枯即同步性越好，则表明互补性越不强，同丰时调入区不需要调水，而调出区大量弃水；同枯时调入区需要调出区补水，而调出区可调出的水量不多。若调出与调入区两流域年径流丰枯不同步，表明互补性越强，可以有效利用调出区水量，充分发挥调水工程调节水量的作用。因此分析东部与西部、东部与中部年径流的互补性十分必要。

2 年径流互补性定性分析

2.1 以年径流深均值分析径流互补性

年径流深及径流系数能反映地区降水量、蒸发量、土壤植被的综合作用。根据1956～2007年52年系列统计计算，东部地区年径流深最大，如浑江流域径流深在400mm以上，浑江流域年径流系数也最大，达到0.5以上；其次是中部的太子河、浑河、辽河支流地区，径流系数在0.3以上，辽河以下及西部大凌河年径流深及径流系数最小。浑江年径流深是大凌河年径流深的6倍，是辽河干流的3倍左右，是浑河太子河的1.5倍，因此从多年平均年径流深上看，浑江流域水量丰沛可补充辽河干流、辽西地区，浑江流域水量也可补充浑河太子河。

2.2 以径流丰枯年际变化分析径流互补性

从省东中西部各站年径流保证率计算参数上可看出各河流的径流年际变化情况，Cv为变差系数，Cv值小表明年径流年际间变化小，Cv值大，表明年径流年际间变化大。浑江流域径流Cv值0.35左右，辽河干流Cv值0.55左右，大凌河径流Cv值0.6左右，小凌河径流Cv值0.85左右，表明浑江水量年际间变化明显小于辽河干流、大小凌河，浑江年径流更趋于均匀化，丰枯变化不大，而辽干及大小凌河年径流丰枯变化剧烈。

另外也可从各站历年最大与最小年径流量比值分析其径流的丰枯变化。最大与最小年径流量比值越大，年际丰枯变化程度越剧烈，反之该比值越小，年际间径流变幅越小。浑江、太子河、浑河的最大与最小年径流量比值较小，在3.5～7.9之间，辽西的大小凌河及六股河比值较大，在15～30之间。

从Cv值及最大与最小年径流量比值看，浑江年径流年际间更趋于均匀化，丰枯变化不大，而辽干及大小凌河年径流年际间丰枯变化剧烈，因此辽干或大小凌河出现枯水年时，浑江即使也是枯水年，也是有一定的补充能力。

2.3 以径流年内月分配分析4～6月径流互补性

省年径流的年内分配极不均匀，从多年平均径流量年内分配看，各站7、8两月进入汛期，所占比重较大;1、2两月进入枯水期终端，所占比重较小，与年降水量年内分配相适应。省东中西部径流年内分配也是有差异的，各站7、8两月径流占全年径流的百分比，浑江比例最小为48.3%，浑河、太子河为53.5%，西部大小凌河及六股河比例较大，在63.5%～69.6%之间，西部河流年径流更为集中在汛期。各站4～6月径流占全年径流的百分比，浑江桓仁为30%，辽干为15.1%，大凌河为15.3%，小凌河为8.7%，因此，浑江径流年内分配比其他河流更趋分散，在4～6月水量较丰沛，可补充辽干及大小凌河。

2.4 以各区年径流相关程度分析径流年际同步性

通过绘制省东中西部代表站年径流相关图，可以比较直观的看出两站径流的相关程度，径流相关关系越好，径流的同步性越好，其互补性也就越差；反之径流相关关系越差，径流的越不同步，其互补性也就越好。如浑江与辽河干流、浑江与大小凌河年径流相关关系均不好，相关点据散乱如图1所示，历年丰枯同步性较差，表明浑江与辽干、大小凌河径流有很好的互补性；浑江与浑河太子河年径流相关关系较好，同丰同枯现象明显如图2所示，表明浑江与浑河太子河年径流互补性不强。

图1 浑江与大凌河年径流相关关系图

图2 浑江与浑河年径流相关关系图

3 年径流互补性定量分析

3.1 以Z指数划分旱涝等级进行互补性定量分析

用Z指数对旱涝等级划分分析方法，采用的基本数据为面雨量。将降水数据经皮逊Ⅲ形曲线中的Г分布，通过标准处理，可将概率密度函数转变为新变量的标准化正态分布，其表达式为：

(1)

式中，CS—偏态系数；i—标准变量，均可由降水量序列求得，即i=1，2，3，…，n，其中n为样本数；均值为用于互补性分析的各河多年平均值。

(2)

(3)

(4)

Z指数的划分标准定义：≧1.4为大涝；0.6～1.3为偏涝；0.5～-0.5为正常；-0.6～-1.3为偏旱；≤-1.4为大旱。

浑江的桓仁水库站作为补给站，当补给站的旱涝级别为偏涝或大涝时，认为互补性较好；当补给站的旱涝级别为正常时，认为可以互补。通过对降水Z指数的对比分析，浑江与辽河、大小凌河年降水互补性较好的有42年，占总年数52年的80.8%，可以互补的有10年，占总年数的19.2%；浑江与浑河、太子河年降水互补性较好的有33年，占总年数52年的63.5%，可以互补的有19年，占总年数的36.5%。

3.2 以(K- 1)值对比进行互补性定量分析

该方法采用的基本资料为年径流。如对浑江与辽河、大小凌河年径流互补性分析，选择浑江桓仁水库站、辽河铁岭站、大凌河锦州站、小凌河锦州站年径流系列，计算各站历年(K- 1)值，K为单站历年径流与上述4站多年平均径流的比值。

浑江的桓仁水库站作为补给站，当补给站径流的(K- 1)≧0.7时认为互补性较好，当0≤(K- 1)<0.7时认为有可以互补，当(K- 1)<0时认为互补性较差。年径流互补性较好的有43年，占82.7%，可以互补的有9年，占总年数52年的17.3%。对枯季4～6月径流(K-1)值的对比分析，互补性较好的有47年，占总年数52年的90.4%，可以互补的有5年，占9.6%。

如对浑江与浑河、太子河年径流互补性分析，选择浑江桓仁水库站、浑河沈阳站、太子河辽阳站年径流系列，计算各站历年(K-1)值，K为单站历年径流与上述3站多年平均径流的比值。浑江的桓仁水库站作为补给站，年径流互补性较好的8年占15.4%，可以互补的28年占53.8%，互补性较差的16年占30.8%。

4 结论

通过对辽宁省东中西部年径流互补性进行定性及定量分析，得出浑江与辽干、大小凌河年径流有很好的互补性，浑江与浑河太子河年径流也有一定的互补性，东部地区与西部地区径流互补性优于东部与中部的互补性的结论。由于不同区域年径流的互补，可以通过建设跨流域调水工程，解决水资源分布不均问题，实现我省水资源合理配置。我国地域辽阔，降水径流时空分布极不均匀，对不同地域年径流互补性进行分析，提出水资源合理配置方案，对解决我国水资源分布不均问题将具有重要意义。

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