皖河流域水量平衡校核分析

舒 州

（安徽省安慶水文水資源局,安徽 安慶 246003）

0 引言

水量平衡可以定量揭示水循環與自然地理環境和人類社會的關系,反應水文要素之間的數量關系。水量平衡計算可以檢驗水文觀測結果的合理性。近年來,水量平衡在水文水利計算中運用廣泛,河段的水量平衡計算能直觀反映出水文資料整編成果的合理性。 本文主要從河段、閉合流域單元對皖河流域水量平衡進行校核驗算。

1 流域概況

皖河發源于大別山南麓,是安徽省安慶市境內最大支流。由長河、潛水、皖水三條一級支流及武昌湖水系組成,流域面積 6441 km2,其中長河2500 km2,潛水1326 km2,皖水1083 km2,武昌湖1084 km2。上游山區,兩岸崇山峻嶺,河床狹窄,坡陡流急,礁灘甚多,卵石河床;中游丘陵,河床寬闊,水流平緩,沙質河床,兩岸多農田;下游平原圩區、湖泊灘地,受江水頂托倒灌,容易受澇。

長河花涼亭水庫以上、潛水野寨以上、皖水烏石堰以上為上游地區,長河花涼亭水庫以下、潛水野寨以下、皖水烏石堰以下至石牌以上（4908 km2）為流域中游地區,石牌以下至河口（包括武昌湖水系）為流域下游區域。皖河流域現有水文站 6 處,水位站3 處,雨量站34 處。皖河流域各節點河道特征值要素統計見表1。

表1 皖河流域各節點河道特征值要素統計表

2 水平衡公式計算要素與單元分析

2.1 水量平衡公式計算要素分析

水量平衡方程式可由水量的收支情況來確定，通常情況下水量平衡計算式如下：

在水文資料整編中,一般水量平衡分析計算年內或年內某一時段,所以通常情況不考慮地下水,故水量平衡計算式為：

式中：P 是降雨總量；ER是蒸發總量；W0、W1是輸出總量、輸入總量；Wm、We分別是某時段平衡區的始、末時間對應的蓄水量。

對于某一河段水量平衡的計算,一般采用此計算式：

2.2 水量平衡計算應用單元分析方法

水量平衡是水文現象和水文過程分析研究的基礎,也是水資源數量計算的依據。水量平衡公式各要素中,在濕潤和較濕潤地區,徑流量大于蒸發量時,徑流與降水的相關性高,可不考慮蒸發影響；在干旱地區,徑流量小于蒸發量時,蒸發量受降水影響較大。

水文資料整編中,對某個流域的水量平衡分析,將該流域內的全部水文站斷面的出入水量納入計算分析范圍,采用河段水量平衡分析計算公式,支流斷面水量總和應等于流域控制站斷面水量。

封閉流域降雨量應與輸入、輸出水量收支平衡,通過流域大水量平衡可與水文資料整編成果進行比較,以達到對流域水量平衡計算的合理性校核驗算。

3 南方片整編軟件水量平衡分析計算

皖河流域內水文站點岳西、潛山、烏石堰、花涼亭（東山頭二）、石牌以及花涼亭水庫實測洪水資料系列較長,為本流域水量平衡分析計算提供了條件。皖河流域各站點控制面積及區間面積見表2。

表2 皖河流域各控制站點區間面積統計表

根據《水文資料整編規范》（SL 247-2020）整編要求,運用南方片2.0 整編成果對流域典型年2020年整編成果皖河水系長河、潛水、皖水匯入皖河至長江出口河段水量進行分析,參加計算站水文站點有長河周家河站、西灌渠花涼亭（西灌渠）站、長河花涼亭（東山頭二）站、潛水潛山站、皖水岳西站、皖河石牌站月、年徑流量進行分析計算,因長江中下游地區屬較濕潤地區,流域內蒸散發對水量平衡的組成影響甚小,故蒸發量損失水量不納入計算,計算結果見表3。

表3 2020年皖河流域河段水量平衡計算表

計算結果顯示,皖河干流出口站石牌站徑流量與支流長河花涼亭（西灌渠）、長河花涼亭（東山頭二）、潛水潛山站、皖水岳西站年徑流量總量差值22.64 108m3。

4 皖河流域水量平衡分析

皖河流域34 處雨量站的年降水量空間分布不均,其中高值區位于皖河流域皖水河上游潛山站、岳西站；低值區位于皖河出口站石牌站。年降水量變化約在1800 mm~3300 mm,2020年降水量最大的站點是岳西縣的桂花屋站,為3240 mm；降水量最小的站點為望江縣（皖河流域站點）的武昌渡站,為1846 mm。當流域降雨集中在花涼亭水庫、潛山和烏石堰以上流域時,皖河干流水量的以潛水來水為主,約占40%~50%,皖水約占20%,區間來水約30%。

皖河流域代表站2020年年降水量見表4,代表站所在行政區地表徑流量見表5,代表站所在行政區供水量、用水量見表6、表7。

表4 2020年小流域水系內各站點降水量

表5 2020年小流域站點所在行政分區地表徑流量

根據統計,皖河干流出口站石牌站徑流量與支流各站點年徑流量總量差值11.72 108m3為區間來水,該數據與《2020年安慶市水資源公報》水資源量統計結果基本相符。

5 水量平衡分析偏差應對策略

通過水量平衡計算,當流域和河段水量存在較大偏差時,應從水文站網布設、測驗整編的精度、推流曲線系統性的偏差、整編的數據在后續處理幾個方面進行再分析。

水文站網的分布或控制不能滿足水量平衡分析要求時,需增加水文調查來完善；水文站斷面上下游受水利工程影響、生態蓄水工程影響時,需對水量進行還原計算；新儀器新設備投入使用,要加強比測分析,消除儀器誤差及觀測時的人為操作誤差；水文部門要經常性開展對測區及河段的水量分析和評價工作,及時補充水文測站斷面水量控制的不足。

6 結論

（1）皖河流域支流較多,當雨量分配不均時,進行水量平衡分析計算,可按不同控制節點分區間計算水量,匯總后與石牌站出口斷面水量比較。經計算,皖河流域水量平衡計算合理,流域水量收支平衡。

（2）皖河為安慶市境內最大支流,流域內各站點水文資料應用廣泛。對流域水量平衡復核驗算,可以檢驗水文觀測結果的合理性,為建立水文模型提供理論基礎,為區域水資源合理開發利用提供理論基礎。