枯季徑流預報研究

劉 蕾

（四川省雅安水文水資源勘測局，四川 雅安 625000）

我國大部分地區連續最大幾個月的降水量達到全年的70%，南方達到60%左右，華北平原和遼寧沿海可達到80%左右。一年中除了雨季，河川徑流進入到枯水時期。我國水資源的分布，除了來水的時間分布不均，還有空間分布不均，所以按照技術、經濟可行的開發原則，以及河道內生態需配置要求，我國河道外最大可用水量為7896億m2，其中不能有效控制和利用的洪水量占地表水資源的40%。而地表水資源可利用量占地表水資源總量的28%，其中最小生態用水占地表水資源的32%，水資源利用效率不高；加之水資源開發利用不均衡，水資源供需矛盾突出仍然是我國可持續發展的主要瓶頸[1]。隨著工業化、城市化的深入推進，以及全球氣候持續惡化等突出問題，合理調度水資源強化水資源節約尤為重要，枯水季節河流徑流預報已愈來愈顯示出其重要性。

枯季徑流主要來源是流域蓄水的泄出和枯季降水量,以地下蓄水量補給為主，且前者占相當大的比例。流域前期降水與流域蓄水量的大小有關，如果前期降水充沛，則流域蓄水量大,河流在枯水期得到流域蓄水量補給就大。枯季降水除消耗于蒸發損失外，一部分則成為地表徑流匯入河網，其余一部分滲入地下補給地下蓄水量[2]。徑流的地面蓄水消退水快，退水曲線坡度陡，每次退水規律都各有不同，然而地下蓄水的消退是相對穩定和退水需要的時間長，所以退水曲線坡度緩慢，地下蓄水消退的規律是每次基本一致的。所以當出現同一個流域的各次的退水曲線是可以重合的，那說明進入了地下蓄水消退[3]。枯季徑流主要是由流域蓄水量消退形成，它的預報常用的方法有：退水公式，前期河網蓄水量，前后期流量相關法等。

本文主要運用退水公式法作為寶興縣推求枯季徑流消退期的預報方案。

1 退水曲線

地面蓄水消退的特點是退水快，退水曲線坡度陡，各次退水規律不一致;而地下蓄水的消退則相對穩定，退水慢，退水曲線坡度較緩，退水規律各次基本一致。這表現為同一個流域的各次地下地下水退水曲線是可以重合的

假定流域蓄水量S與流域Q是線性關系，在退水期無降水補給階段，流域水量平衡方程為：-Q=dS/dt

以 S=KQ 代入，得：dQ/Q=-1/Kdt。

讓△t=1，e-△t/k=kr，方程式為：Qt+1=kr*Qt；

式中Q0為開始退水時刻的流量，Qt為開始退水t時刻流量；K 為蓄瀉系數；kr為消退系數，kr＜1。

①和②是常見的退水數學模型。

在③式中，取時間步長為1，用有限差表示，公式變形為：

⑥和⑤為分數關系形式退水模型，它與①和③一樣，只要有實測退水流量資料求得參數，就可以作為推求枯季徑流消退期的預報方案。

退水曲線是通過歷史實際流量系列變化規律來進行預報的方法,將來枯水期徑流量可能與某一年的枯水期徑流量有某種相似。可以采用典型年法選取徑流數據來建立退水規律的模型。

2 求參數做預報

利用歷史狀態徑流模式的1987~2017年水文資料選取特大旱情年的流量資料。在流域出口寶興站實測流量資料中選擇地表徑流終止后無降水補給及人類活動影響的若干自然退水過程。增加△t移動，取各線尾部將可能重合的位置做下包線為實測過程綜合得到的標準退水線。標準退水線反映了地下蓄水的消退規律如圖1。

圖1 退水過程的綜合曲線

假定流域蓄水量S與流域Q是線性關系，通過標準退水線，推求k或a如表1。

3 結語

通過目前我國嚴峻的水資源現狀，為滿足供水需要，將洪、枯水預報分別制定方案為地方經濟文化多元化發展提供的可靠的數據依據。并且在我國自然條件決定了水旱災害是威脅國民經濟穩定發展的主要自然災害，所以枯季徑流預報尤為重要。本文實例介紹了枯季徑流規律和預報辦法，為城市供水及水資源合理配制提供服務。

表1 退水公式參數推求表

[1]白成都.加強防汛抗旱工作中水情預報的措施[J].科技展望,2016,26(29):312.

[2]毛天旭,王根緒.基于逐月退水系數的三江源枯季徑流特征分析[J].長江流域資源與環境,2016,25(07):1150-1157.

[3]羅賢,何大明,季漩,等.近50年怒江流域中上游枯季徑流變化及其對氣候變化的響應[J].地理科學,2016,36(01):107-113.