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1、天然径流量（nature river flow ）:指实测河川径流量的还原水量，一般指实 测径流量加上实测断面以上的利用水量（扣除回归部分）。黄河流域天然径流量计算解析摘要：黄河流域天然径流量的计算是黄河流域水资源规划、调度、生产、科研 的基础性工作。天然径流量主要包括实测径流量和人类活动对河川径流影响的径 流量两部分，其中实测径流量由水文测站进行断面控制，而人类活动对河川径流 影响的径流量需要通过还原，这部分还原水量的计算工作是天然径流量计算中最 重要的部分。在黄河流域还原水量的计算方法上，黄委会对此已有一套较为成熟 方法，即国民经济各生产部门从黄河十支流引出的水量减去回归河道后的水量， 也
2、就是通常所说的净（耗）水量。本文主要总结介绍该计算方法与水资源量的区 别。关 键 词：天然径流量；还原水量；计算方法；水资源量；黄河中图分类号：p333文献标识码：A文章编号：1000-1379（2001）02-0035-03流域降水量、产水量、地表水资源量、河川天然径流量概念是有区别的，这 里讨论是建立在水文站实测资料基础上的河川天然径流量。由于人类活动的影 响，水资源利用率越来越高，各控制水文站的实测径流已不能反映河川径流的实 际情况，为了研究流域水文特性，科学合理地开发水资源，需要把人类的活动影 响（主要是农业灌溉、工业生活和水库调蓄）水量进行还原。河川还原水量与一 般意义的消耗水量有区
3、别的，一般意义的耗水量不适用于流域还原计算，特别是 向流域外引水、高扬程或远距离输水、灌区内滞留的水量等还原计算中需要用净 用水量;还原概念中把引出流域外的水量做为耗水量，如黄河下游灌区的耗水量， 如果没有回归河道则引水量即为耗水量，这里的耗水量为相对于河道来说是净用 水量。1986年黄委设计院完成了 “黄河水资源利用”，1997年黄委水文局完成了 “19501990年黄河水文基本资料审查评价及天然径流量计算”，该成果黄委 确定为今后统一使用的水文资料，现又对19191949年天然径流量进行了审查， 同时完成了 19911998年天然径流量成果计算，目前形成了一套“ 19191998 年80年
4、系列的黄河流域天然径流量成果”。以上成果中还原水量的计算是黄委 应用于流域水量计算较为成熟的方法。1基本概念黄河河川水资源开发利用历史悠久，随着国民经济的发展，历年用水量有较 大的变化，黄河径流特性的研究必须对人类活动影响的水量进行还原。在做好实测水文基本资料审查的基础上，开展黄河河川径流历年耗水量调 查，以期弄清流域河川径流（也称地表水，下同）的耗水情况和天然径流量，为 黄河规划治理与水资源合理配置及优化调度提供依据。根据黄河流域已建工程情况，可分为蓄水工程、引水工程、提水工程即： 通过塘坝以达到取水目的为蓄水工程；河道中建闸坝或无闸坝自流引水为引水工 程；利用扬水站从河流、湖泊中取水为提水
5、工程。地表供水量指各种用户通过水 源工程自河道内提取的水量。用水量指由供水量分配给用户的包括输水损失在内 的毛用水量。按水的用途分农业用水、工业用水和生活用水。耗水量指在输、用 水过程中，通过蒸发、土壤吸收、渠系损失、产品带走、居民和牲畜饮用等形 式消耗的水量，而不能回归到地表水体或地下含水层的水量。现有的有关用水统 计中，并没有河川径流耗水量的直接统计数据，因此，需要通过调查分析等手段 进行必要的计算。根据黄河流域水资源利用的具体情况，各项用水含义如下：引、取水量： 指从黄河干支流中引、取的水量。退（排）水量：指从黄河干支流中引、取的 水量中又回归黄河干支流的水量。黄河河川径流耗水量：指引I
6、、取黄河干支流 河川径流水量中不能（直接或间接）回归到黄河干支流的水量。即，指引、取 黄河干支流中的水量扣除其回归到黄河干支流河道后的水量。黄河河川径流耗水量即国民经济各部门用水后未回归黄河的水量，这一耗水 量称为天然径流的还原水量。农业灌溉自河道提引的水量，一部分消耗渠系和田间，另一部分从排水渠道 和地下潜流回归河道，恢复为河川径流。这部分回归河道水已包括在实测的河川 径流量内，需要还原的是消耗于渠系和田间的不能回归的水量，即灌溉耗水量， 也称为农业还原水量。对于农业灌溉耗水的推求，一般采用“引（提）退（排、 回归）水量差计算”。在没有实测引、退水资料的地区，可用面积定额”法作 补充，灌溉定
7、额的选用可利用他人成果或参考临近有实测资料的灌区。对于工业 用水如果没有排水计量则可按废污水排放比例（系数）经验数据作补充。黄河流域十、支流修建了一系列大、中、小型水库工程，由于水库运用，改 变了河川径流年际年内分配，也需要进行还原。考虑的水库，干流中主要为刘家 峡、龙羊峡、三门峡水库，其它为径流发电站或灌溉闸坝，不起调节作用，故 没有考虑。但新建的蓄水运行的水库如李家峡和大峡考虑在内。至于黄河支流上 众多的中小型水库，对于支流径流影响虽是明显的，但由于缺乏蓄变量的实测资 料，同时对流域影响不大，如果蓄水变化主要由于渠道外用水，如灌溉用水已在 农业灌溉耗水量中计算，不再重复计算。关于黄土高原地
8、区水土保持用水，由于自然条件复杂，且缺乏合理的计算方 法，暂未还原，留待今后研究。2天然径流量的计算某个河流断面以上天然径流量方程式为：W天然=W实测+W灌溉+W工业+W水保+W库蓄W引水W分洪式中：W天然为断面以上的天然水量；W实测为断面实测水量；W灌溉为断面以 上流域内的农业灌溉消耗水量；W工业为断面以上流域内的工业及城市生活耗水 量；W水保为断面以上流域内水利水保措施减少水量；W库蓄为断面以上流域内的大中型水库蓄泄水变化量；W引水为断面以上引入、引出流域的水量；W分洪为 断面以上流域内的河道分洪漫滩水量。分洪上式是天然径流计算的基本方程式，其右端各项即需要调查和分析计算项目 的内容。就黄
9、河流域用水而论，农业耗用水量要占总用水量的90%以上。因此， 农业耗用水量调查分析是该工作的主要内容。对于某一河段，可能只有其中的某 些项。另外，为了进行上下游水量综合平衡对照分析需要，还需计算黄河十流河 道的水面蒸发量和河道渗漏量（天然径流计算中不包括该内容），以及各河段区间 未控制的其它增减水量的计算统计。根据黄河流域实际情况，还原水量主要考虑农业灌溉、城市生活与工业用水， 大型水库调蓄变化量。此外水土保持，中、小型水库以及因修建中、小型水库所 增加的蒸发渗漏等，对天然径流也有一定的影响，有待于进一步研究。因此，天 然径流量计算公式可简化为：W然=W实测+W 、+W库蓄式中：W工农业为农业
10、灌然溉与工业及城市生活耗水量；其它符号意义同上式。依实际情况经过初步处理的数据及平衡差值，采用条件平差法对各项数据作 最后修正。平差处理时，首先选取断面控制条件好、测验质量精度较高的黄河十 流兰州、石嘴山、头道拐、龙门、三门峡、泺口6站为参证站的实测径流资料及 其各站段区间变量，进行严格平衡差值改正。实际上是根据水量平衡原理和误差 理论建立数学模型，其平差改正值能定量反映十流径流量及十流区间变量各因素 的误差。根据水量平衡原理，对黄河十流列出各参证站间改正前方程如下：W +W上下一W 2误差式中：W上、W下、W上下分别为上、下站实测径流量和十流区间变量（区间 变量指上、下站之间集水面积产水量即
11、已控与未控加入、工农业耗水量、水库调 节量和其它损失量等）；AW、。差为水量平衡差值。区间未控径流量推算法是用已 知支流径流模数作为区间未控径流模数推算。各参证站间改正后方程，水量平衡差值AW误差=0，改正前水量平衡差值AW 误差不为零，与水准点测验类似，把水量平衡差值作为误差改正值分配进去闭合， 不同处在于以6个参证站为参照基本点，于是建立各自的上、下站径流量和区间 变量与水量平衡差值AW误差之间条件方程式（组），即误差改正值方程组，用 求解条件极值的方法即“拉格朗日待定系数法”求解，即可获得各站径流量和各 段区间变量的误差改正数；修正后，提供出符合生产要求且各站间成果平衡（平 衡差值基本为
12、零）的采用系列资料。3耗水量计算方法根据黄河流域河川径流耗水量的特性，天然径流量计算，注意发挥水文行业 优势，依据占有各项观测资料和熟悉实际情况的有利条件，在实测水文基本资料 经过严格审查，成果质量有保证的前提下，还原水量计算以实测引退资料为基础， 以用水调查和灌溉试验成果为依据的“面积定额法”为辅作检验补充，以水量平 衡法为总量控制作校核。通过几种成果的比较综合，反复平衡对照分析，确定成果的合理性。因此，还原水量的统计是以引退水法为主。3.1引退水法（又叫引排差）W耗水二W引水一W退水式中：W耗水为河川径流消耗于灌溉、城市工业与生活的水量；W引水为从河道 引出的水量；W退水为从渠道、沟道退入
13、河道的水量。引退水法的耗水量就是用实测引水减去实际退水量。该方法是耗水量计算 中较可靠和精度较高的一种计算方法。力求以实际资料为主，特别是宁夏、内蒙 古和下游等大中型灌区均采用此方法。3.2上、下游水量平衡法又称平衡扣损法，是以水文站实测资料为基础，从上下 断面入流、出流的差值中，扣去蒸发、渗漏等损失量，即可得出河段耗水量。用 方程式表达如下：W耗水二（W上+W区入+W未控）-（W蒸发+W渗漏）-W T + AW误差 式中：W上为上断面入流水量；W下为下断面出流水量；W区入为该段区间实测 （已控）加入水量；W未控为该段区间未控加入水量；W蒸发为该段区间河道水 面蒸发水量；W渗漏为该段区间河道渗
14、漏水量；AW误差为水文测验误差水量；W 耗水为该河段区间工农业耗水量，或称工农业还原水量。该方法适用于河段区间支流加入较少、或者支流加入控制较好比较清楚的， 并且工农业引用水量较多的十流河段；如宁夏灌区、内蒙古灌区和下游灌区河段 等。AW误差项包括水文测验系统误差和偶然误差。系统误差在本次历年水文资 料审查过程中已基本消除，偶然误差对于长系列来讲视为零处理。另外，对于有 水库影响的河段如果蓄水动态影响不大则不计入，下游河段在某些时段应考虑分 洪、漫滩等水量。3.3面积定额法在有或无引水而退水控制资料较少的灌区，或者用于检验地表水回归系数的 合理性时，利用面积定额法作必要的补充或检验。4结语黄河
15、流域地域广阔，自然地理条件各异，用水部门多、用水量较大且历年增 加较快。而全面的引、退水实测资料又缺乏，因此对还原水量的确定增加了一定 难度。在一些大中型灌区均有实测资料，其还原水量占全河还原水量的7080%， 故基本达到精度要求。更为重要的是天然径流量成果的合理分析，在还原水量的 分析中使用“引退水法”、“面积定额法”及干流上、下游水量平衡法，对十流 河段作控制、校核。同时又根据水量平衡原理，对实测资料进行误差改正，提供出符合生产要求 且各站间成果平衡的系列资料。最终提供的天然径流量既消除了水文资料中的测 验误差又消除了引退水资料的测验误差，提供一套可以在治黄工作统一使用的天 然径流量系列资
16、料。19901997年利津站以上工农业还原水量平差后为312.1亿m3，1919 1997年78年系列花园口站天然径流量平均为557.7亿m3，19501997年48年系列利津站天然径流量平均为588.0亿m3。在使用各省区工农业用水资料中特别注意其合理性，耗水量的计算要结合河 段实际进行分析，如宁夏引黄灌区排水量中既包括引黄灌溉排水量，也包括降雨 产生径流的水量及利用地下水所产生的废水排放；因此，在统计排水量中，把山 洪排水量分割出去，扣除少量的基排水量和排污水量。内蒙古三盛公水利枢纽的 还原水量，即用三大十渠引水量，扣除二、三、四泄水闸、西山嘴及4个乡的抽 排水以及南十渠的排水量之差即为还原水量。排入乌梁素海的水量通过西山嘴排 入黄河水量部分统计在内，排入乌梁素海的水量不排入黄河部分也作为消耗水 量。黄河下游（包括花园口以上人民胜利渠等）的用水主要引向外流域如海河流 域、淮河流域等，因此对黄河来说即为消耗水量。流域天然径流量计算与流域水资源量计算是有所区别的，前者是以十支流水 文站断面实测径流为基础与断面以上还原水量之和，反映
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