河流的径流情势-水文学原理第2版的成果

河川径流情势是指河川径流的时程变化特征，包括径流的年内变化，年际变化，洪、枯水特征及水温、冰情等。在此仅讨论径流的年内分配和年际变化。

河川径流的年内分配指径流在一年内的变化过程及特性；年际变化是指径流在多年期间的变化特点。

7.2.3.1　径流的年内分配

径流的年内分配也叫径流的年内变化或季节分配。径流的季节分配影响到河流对工农业供水和通航时间的长短。天然河流由于受气候因素及与流域调蓄能力有关的下垫面因素的影响，径流量在年内的分配是不均匀的。径流的这种年内变化也是径流补给条件在年内变化的结果。以降雨补给为主的河流，降雨和蒸发的年内变化，直接影响着径流的年内分配；冰雪融水及季节性积雪融水补给的河流，年内气温的变化过程与径流季节分配关系密切；流域内有湖泊、水库调蓄或其他人类活动因素影响的，则使径流的年内变化更为复杂。

1.径流年内分配的分析方法

一般在水文学中，常用方法有以下两种：用月（季或旬）径流量占年径流量的百分比表示和综合反映河川径流年内分配不均的特征值。

在研究径流年内分配以及进行水利计算时，常采用水文年度。水文年度是指与水文情况相适应的一种专用年度，根据总体蓄量变化最小的原则选择连续十二个月，使跨年度的水量减到最小。水文年度一般是按照洪、枯水期在一年内的周期变化特点划分的，它的开始时间是枯水期结束（或汛期开始）之日。水文年度的开始日期有两种不同的划分方法：一是以补给河流水源自然转变为起始日期划分，如从专靠地下水源补给转变为以地表水源补给为主的时候；二是根据降水的丰枯，选择降水量极少、地表径流接近停止时刻为开始日期划分。由此可知，不同水文年度的起始日期是不同的，有早有晚，为整理资料的方便，实际划分以某一月的第一日为年度的开始日期，如淮河流域从6月1日开始，东北地区从5月1日开始，南方各地从3月1日或4月1日开始。

当水文年度确定好后，根据实测径流资料（日平均流量）统计出相应年度内的年径流量。然后确定计算时段（月、季或旬），并根据水文站的径流资料统计出相应时段内的径流量，即可计算出不同时段的径流量占年径流量的百分比。

反映径流年内分配不均的特征值较多，常用的是径流年内分配不均匀系数Cvy与完全年调节系数Cr。不均匀系数Cvy的计算公式为

Cvy是表示径流年内分配不均的一个指标。Cvy越大，表示径流年内分配越不均匀；反之，则径流年内分配越均匀。

由于河川径流年内分配不均，需要修建水库进行调节以满足用水。水库的调节库容为V，坝址断面的年径流量为W，则完全年调节系数Cr可以用下式计算：

2.我国河川径流的季节变化

研究河川径流的季节变化，需要确定统一的季节划分。根据我国气候情况，可以大致划分为：冬季为12月至次年2月，春季为3—5月，夏季为6—8月，秋季为9—11月。

冬季是我国河川径流最枯的季节，称为冬季枯水。因受严寒和冰冻影响，大部分北方河流的冬季径流量低于全年径流量的5%，其中黑龙江省北部和西北地区的沙漠和盆地地区的河流低于全年径流量的2%。但是以地下水补给为主的北方河流，例如，黄土高原北部及太行山区的河流，其冬季径流量能达到全年径流量的10%；另外，新疆的伊犁河，因其水汽来自北冰洋，冬季降水较多，冬季径流能达到年径流量的10%。相对于北方，南方冬季降水较多，但冬季径流量一般仅占全年径流量的6%～8%，只有少数地区大于全年径流量的10%。我国冬季径流量最多的是台湾省，在15%以上，台北甚至在25%以上。

春季是我国河川径流普遍增多的时期，但增长幅度相差悬殊。东北、北疆阿尔泰山区因融雪和解冻，河川径流显著增加，形成春汛，一般可占全年径流量的20%～25%；内蒙古的东北部锡林郭勒，因气温升高，春季融雪径流增加迅速，可占全年径流量的30%～40%，是一年中径流最丰富的季节；江南丘陵地区，开始进入雨季，径流量增加迅速，可占全年径流量的40%；西南地区因受西南季风的影响，降水量较少，春季径流一般只占全年径流量的5%～10%，春旱频繁；华北地区春季径流量不足全年的10%，春旱严重。(www.xing528.com)

夏季是我国河川径流最丰沛的季节，一般称为夏季洪水。由于受东南季风和西南季风的影响，南方季风区夏季的降水量很大，南方河流夏季径流量可占全年径流量的40%～50%；西南地区受西南季风影响，云贵高原夏季径流量占全年径流量的50%～60%，四川盆地可达60%，青藏高原则在60%以上；在北方，因雨量较集中，夏季径流量可占全年径流量的50%以上，其中华北和内蒙古中西部可达60%～70%；我国西北地区，因夏季气温升高，大量高山冰雪融化汇入河道，使夏季径流量高达60%～70%。总之，我国河流夏季普遍进入汛期，是洪水灾害多发季节。

秋季是我国河川径流普遍减少的季节，也称为秋季平水。全国多数地区的秋季河川径流量占全年径流量的20%～30%，其中江南丘陵只有10%～15%，常发生秋旱。海南岛是全国秋季河川径流量丰富地区，可占全年径流量的50%左右，是一年中的丰水季节；其次是秦岭山地及其以南地区，也可达40%左右。

总之，我国绝大部分地区为季风区，雨量主要集中在夏季，径流也如此。而西北内陆河流主要靠冰雪融水补给，夏季气温高，径流集中在夏季，形成我国绝大部分地区夏季径流占优势的基本布局。径流具有年内分配不均、夏秋多、冬春少的特点，与农作物生长与生产生活需水不一致，因此，一方面需要修建大量水库、塘坝，拦蓄部分夏秋径流以缓减冬春用水的紧张，另一方面又必须兴修防洪除涝工程，防止江河泛滥，使洪涝得以迅速排除，以保证工农业稳产高产、工业正常运转。

7.2.3.2　径流的年际变化

径流的年际变化包含径流的年际变化幅度和径流的多年变化过程两方面。年际变幅常用年径流变差系数Cv和年径流的极值比表示。

1.年径流变差系数

年径流的变差系数Cv可用下列公式计算：

年径流变差系数Cv值，反映年径流在年际间的相对变化程度。Cv越大，年径流的年际变化越大，不利于水资源的开发利用，也容易发生洪涝灾害；反之，年径流的年际变化小，有利于水资源的开发利用。

影响年径流变差系数的主要因素有年径流量、径流补给来源和流域面积3个方面。年径流量越大，则降水量越丰富。而降水量丰富地区，其降水量的年际变化小，植被茂密，蒸发稳定，地表径流较丰沛，因此年径流变差系数较小；反之，则年径流变差系数较大。以高山冰川积雪融水或地下水补给为主的河流，其年径流变差系数较小；而以降水补给为主的河流，其年径流变差系数较大，且降水量年际变化越大，年径流变差系数也越大。因为流域面积越大，径流成分越复杂，各支流之间、干支流之间的径流丰枯变化可以相互调节；另外，面积越大，因河床切割很深，地下水的补给丰富而稳定。因此，流域面积越大，其年径流变差系数越小。

2.年径流的极值比

年径流的极值比是指最大年径流量与最小年径流量的比值。极值比越大，径流的年际变化越大；反之，年际变化越小。极值比的变化规律一般与Cv类似，即Cv越小，则极值比越小；反之亦然。我国河流年际极值比最大的是淮河蚌埠站，为23.7；最小的是怒江道衔坝站，为1.4。

径流的年际变化过程是指径流具有连续丰水和连续枯水的周期变化，但周期的长度和变幅存在随机性。如黄河在近60年中出现过从1922—1932年共11年的枯水期，该段时期内年径流的均值比正常年份少24%；也出现过1943—1951年连续9年的丰水期，该段时期的平均值比正常年份多19%。

关于径流年际变化过程的物理成因，目前虽有研究，但尚缺乏完整系统的理论。初步发现，丰、枯水的出现与太阳黑子相对数和大气环流因子变化有关。据研究，海河流域的丰水年一般出现在太阳黑子活动的低值年、高值年和高值年后两年的几率较大，而枯水年多出现在太阳黑子活动低值年的前2～3年。