单站天然年径流量统计分析方法

天然水资源是在径流形成过程中，基本上未受到人类活动，特别是水利设施影响的地表径流量，它近似地保持径流的天然状态。

由于人类活动的影响，使流域自然地理条件发生变化，影响地表水的产流、汇流过程，从而影响径流在空间和时间上变化，使水文观测站实测水文资料不能真实反映地表径流的固有规律。因此，为全面、准确地计算各分区、河系的河川径流，需对实测水文资料进行还原计算，得出天然径流量。

1.单站的选择

选资料质量较好、观测系列较长的水文站作为选用观测站，包括国家基本观测站、专用观测站和委托观测站。且选用观测站的实测径流资料，应是经过整编和审查的成果。

2.单站年径流量的还原及一致性修正

为保证年径流量资料系列的一致性，对受水利工程、用水消耗、分洪决口影响而改变径流情势的观测站，应进行还原计算，将实测径流系列修正为天然径流系列。同时，由于人类活动影响，导致流域下垫面条件发生了变化，进而影响了降水产汇流关系，还应将还原后的天然年径流系列修正为现状下垫面条件下的年径流系列。

（1）地表水天然径流量的还原计算。以地表水为水源的工农业用水和生活用水以及水库水量调节，直接影响下游水文站控制断面的实测径流量，为使地表水计算成果能基本反映天然情况，应对观测站以上受水利工程等影响而损耗和引用的水量进行还原。

还原计算的内容主要有：观测站以上大、中型水库及重点小型水库蓄变量，大、中、小型灌区灌溉耗水量，城市工业及生活用水耗水量、跨流域引水量、河道分洪、决口的水量等。

水文站控制断面天然径流量为实测径流量和还原水量之和，即：

式中　W天然— —水文站控制断面天然径流量；

W实测— —水文站控制断面实测径流量；

W还原— —各项还原水量之和；

W农耗— —农业灌溉引用地表水净耗水量；

W工耗— —工业引用地表水净耗水量；

W林牧渔— —林牧渔业引用地表水净耗水量；

W人畜— —农村人畜用水净耗水量；

W城镇— —城镇生活用水净耗水量（含公共事业和河湖用水）；

W库蓄— —水库蓄水变量，蓄水量增加时为“+”，减少时为“-”；

W库蒸发— —水库水面蒸发量和相应陆地蒸发量差值；

W引水— —跨流域（水文断面以上控制流域）引入、引出水量，引入为“-”，引出为“+”；

W分洪— —河道分洪水量；

W库渗— —水库渗漏损失量。

按式（2-10）水量平衡方程，各还原项还原水量之和即为总的还原水量。还原计算按河系自上而下，依水文站控制断面分段进行，然后累积计算。

1）农业用水量的还原计算。农业还原水量计算采用先求引水，再扣回归的方法进行。对大中型灌区农灌引水量直接采用水利统计年报工程供水量数值，并通过实灌面积定额进行复核。对小型工程引水量，则根据面积定额确定引水量为

式中　W农耗— —农业灌溉引用地表水净耗水量；

β— —综合回归系数；

W引— —大中型灌区渠首引水量；

AiMi — —分季灌溉亩次和水量。

若需计算农业用水逐月还原水量，则按下述方法进行。当有逐月引水量资料时，按引水量比例分配到逐月；当无逐月资料时，按代表灌区典型年月分配比进行分配，或按参证灌区当年逐月引水量比例进行分配，据此求得农业用水量的逐月还原水量。(www.xing528.com)

2）工业和城镇生活用水量的还原计算。工业和城镇生活还原水量为其净耗水量，按引水量乘以耗水系数计算，引水量一般采用用水统计资料结合调查分析求得。耗水系数则根据用水部门的性质，结合耗用水资料或典型调查结果分析确定。

3）林牧渔业和农村人畜用水量的还原计算。林业、牧业、渔业和农村人畜生活所用地表水量，一般不计回归水量，还原水量即为引用水量。

4）水库蓄水变量的还原计算。按实测水文资料计算。由于小型水库总库容相对较小，且多数缺乏水文观测资料，故一般情况下，仅对大中型水库和有资料的重点小型水库进行蓄水变量的还原计算。

5）水库附加蒸发损失量。一般按式ΔE = 1000F［E -（P - R）］计算，其中F 为时段平均水库水面面积（km2），E、P、R 分别为计算时段内水库水面蒸发量、库区降水量和库区径流深（均为mm）。计算R 时，一般先根据库区水文下垫面条件选取参证水文站，再按参证站资料采用适当方法计算确定。

6）水库渗漏损失水量。一般根据库区地质条件，按渗漏损失水量占计算时段水库平均蓄水量的百分数估算确定。

7）跨流域引水量。跨流域引水包括河流各区段之间的引水和跨流域、跨河系引水两种情况。因引水口多在流域边界附近，除退水量予以扣除外，一般不考虑引水流域内的渠系回归。

（2）河川年径流的一致性修正。天然年径流一致性修正的目的是要消除因流域水文下垫面变化对产流的影响。在单站还原计算的基础上，点绘水文站面平均雨量与天然径流相关图，若计算系列前后两段点据明显偏离，则表明下垫面条件变化对径流影响较大，需要对年径流系列进行修正。

依据点绘各水文站计算系列的面平均降水量与天然年径流量双累积曲线，分析其曲线转折点，确定下垫面发生变化的起始年份，进而确定需修正的系列长度。

在年径流系列一致性修正过程中，首先选代表站，点绘计算系列的降水～径流点据，为考虑上年降水影响因素，其降水量按

式中　P i — —当年雨量；

P i - 1 — —上年雨量；

α— —反映上年雨量所占比例的系数。

其次，分别通过点群中心绘制其降水～径流相关图。需修正系列和非修正系列会出现明显不同的降水～径流相关线。两线之间横坐标（径流深坐标轴）距离即为因受人类活动影响使年径流减少的幅度。最后，根据需要修正年份的降水量，在两条曲线上可查出（或直接用两个降水径流关系求得）两个年径流深值R1 和R2，进而求得修正系数β=R2/R1，再用修正系数β乘以该年修正前天然年径流量，即可得到修正后的天然年径流量。

修正后的天然年径流量与非修正系列还原计算成果共同组成具有一致性较好的天然径流量长系列。

（3）还原计算成果的合理性分析。

1）绘同一站流域降水、径流、用水净消耗、还原径流量过程线，分析对照合理性。对灌溉定额和实灌面积及工业、生活用水定额要进行严格审查。

2）还原计算后的年径流量应进行上下游、干支流的水量平衡分析，以分析其合理性。

3）对还原计算前后的降水～径流关系进行对比分析，以观还原计算后关系是否改善。

3.统计参数分析及等值线图绘制

径流系列代表性、统计参数、代表站径流年内分配与年际变化特征等分析方法与降水量分析相同，不再赘述。

当进行统计参数分析时，为提高计算精度，需对缺少观测资料进行插补延长。经插补延长的单站年应达到计算系列要求。插补延长所依据的资料必须采用还原后的资料。插补延长的方法。对月径流资料：①利用水位资料插补；②枯水季节缺月径流量资料，可用历年均值法、退水曲线法、上下游月径流量相关法；③汛期缺月径流资料，可用上下游观测站或邻近流域月径流量相关法，月降水～径流量相关法；④冰期缺月径流量资料，可用本站相同月多年平均值插补。对年径流资料则用：①上下游观测站年径流量相关法；②与自然地理条件相似的邻近流域观测站建立相关关系；③流域年降水～径流量相关法；④汛期径流量与年径流量相关法予以插补。

在对上述资料统计分析的基础上，绘制多径流深等值线图，Cv 值等值线图，Cs/Cv值分区图，径流系数等值线图，多年平均连续最大4 个月径流量占年径流总量的百分比等值线图。

（1）多年平均径流深等值线图。先确定流域重心，如原先有标注重心的，仍可采用；如没有，则可在1 ∶75 万或1 ∶50 万地形图上，勾出选用观测站流域界，再用等分集水面积直线交点法定出流域重心，并读出重心的经纬度；将单站（区间）径流深标注于相应的流域重心处，均值取整数位。径流深等值线图线距为50mm，勾绘等值线时，要与降水量等值线图相协调，考虑地形因素和面上一垂直方向上水量平衡等原则。先绘100m 线，确定大趋势，注意避免等值线与大河斜交，也不能横穿主山体（分水岭）。等值线绘制后，要对单站流域进行抽校，检查其以等值线量算的平均径流深是否为流域标注的径流深。同时还可与省（市）级已有的同类图相比较，检查其合理性。对平原区可能遇到径流深点据过少的情况，除尽量利用代表站、小河观测站资料分析计算多年平均径流深资料外，采用流域四水转化模型，可增加部分数据。

（2）年径流Cv 值等值线图和Cs/Cv 值分区图。年径流Cv 值采用适线值，点绘其等值线图的方法与绘径流深等值线图一样。线距0.2。Cv 值的地区分布规律：中小河流年径流Cv 值一般随年降水Cv 值增大而增大；湿润地区Cv 值小，干旱地区Cv 值大；地下补给丰富的流域Cv 值小。用此规律可检查Cv 等值线图的合理性，也可与已有成果比较。Cs/Cv值也是适线时经验确定值，具有地域分布规律，可绘概化的分区图。

（3）年径流系数等值线图。根据同步期代表流域的径流深和降水量算得年径流系数作为主要点据，同时将同步期平均年径流深图与平均年降水量图相重叠，求出各等值线交点处的径流量和降水量的比值，或用网络法求出这个比值，这些比值即为相应点年径流系数。根据上述点据，可绘出年径流系数等值线图（线距0.1），再与下垫面因素相对照，检查其合理性。

（4）多年平均连续最大4 个月径流量占年径流量百分比图。依据长系列代表站的分析结果点图，资料充分时可绘等值线图；不充分时，绘分区图。

（5）等值线合理性的主要检验方法。①用等值线计算控制站以上水量，并与控制站实测水量对照，要求误差不超过±5% ，如不合格，应修改等值线，直到合格为止。②用降雨与径流深等值线图比较，主要线条走向应一致，高、低值区要对应，避免线条相交。③用垂向水量平衡方法检查；用降雨量、径流量、陆面蒸发量三张图，互相协调检查。通过上述合理性检查，最后确定天然年径流等值线图，该图可比较确切地反映天然年径流量在地区分布上的规律和特点。