项目工程水利计算时月径流系数取值现状凭述及建议 2.docx

项目工程水利计算月径流系数取值现状评述及建议 月径流系数（或设计年径流年内各月分配的比值下同，不另注），是水资源评价、水文区划、水利规划、国土、农业区划以及河流分类的重要指标之一，也是国民经济各用水部门必不可少的基础数据；在项目工程（国土整治、烟田建设）的可研设计阶段进行水利计算时，月径流系数更是重要的技术参数之一，由于月径流系数的取值涉及降雨、气温、蒸发、地形、地质、植被、下垫面等诸多因素，要合理地确定是一个非常复杂的问题，因此，现阶段此一问题在我省尚未获得满意的解决。 1、月径流系数（）的影响因素 地形：山区深丘浅丘平原 降雨量：46月73月。 地区：南方湿润地区，年降水量大，大部分形成径流，值大；北方干旱地区，年降水量小，且极大部分消耗于蒸发，只有部分形成径流，故值小。 森林植被：森林植被好，能否增加径流，一直存在争论，但据张家口崇礼县东沟、西沟水文资料对比及太行山地区小流域治理前后水文观测资料分析，都证实了以降雨补给的小流域营造森林会增加陆地蒸发量从而减少正常径流。河北省亦持同样观点，认为按水量平衡观点分析，森林产生的水文效应（地下水储存增加了），总的趋势是使年径流减少，在小流域更为明显。 以上影响年径流主要因素中主要为降水量和蒸发量（干旱地区），其中月降水量和该月径流深存在较好的相关。2相关文献对月径流系数取值综述2.1、现行规范 现行规范水利水电工程水文计算规范（SL278-2002)3.5.7条款在谈到此一问题时其条文是：“设计年径流量的年内分配，可参照邻近相似流域的数据，采用水文比例，地区综合等方法分析确定”。但问题是设计单位承担的许多工程项目一般位于较小的流域，“相似的邻近流域”易找，但同样也缺乏观测数据，因此无法引用据以确定月径流系数。2.2 专业书籍、教科书 几乎所有这类书籍都提到：“我国各省、区编制的水文手册已经根据各地具体情况，都按气候及地理条件划分了水文分区，并给出了各分区的丰、中、枯各种年型的年径流年内的分配过程，可以供设计时查用”。但实际情况并非完全这样，例如湖南省编制的水文手册（汇杰公司已经复制），缺少的正是月径流系数这一应用最广实用价值最大的技术参数。据湖南省水文总站原主任、省水利厅原副总工沈寿珊同志介绍，湖南省水文手册于上世纪1973年编制，已用了近40年，早就应该重新编制，但限于经费，至今未能开展修编工作。目前，我省仅有岳阳市（辖3个区、2个县级市、4个县）及嘉禾县已编制了各自地区的月径流系数手册，其它地市仍是一片空白。2.3 我国各省区水文手册 设计年径流及其年内分配计算，按水文数据一般可分为3类情况： （1）有长期数据时设计年径流计算（2）有短期数据时设计年径流计算（3）缺数据时设计年径流计算 一般小流域的项目工程大都属于第（3）类情况，因此，各省区编制的水文手册应有专门的篇章解决这一实际问题。现将我们接触到的有限省区的数据，归纳为两种情况简介如下： 2.3.1 辽宁、陕西等省的水文手册 这些省编制的水文手册是根据该省地形、气候等条件，并结合省内设置水文站的情况，将全省划分为若干个分区，各分区按保证率p=50%、75%列出全年112月月径流年内分配比例，供设计时查用，较为方便实用。2.3.2湖南省水文手册 湖南、湖北、江西等省编制的水文手册情况大体相同，当已知项目区水库集雨面积、保证率p%后，可以求出设计年的年径流深（量）及年径流系数，但年径流深在年内各月如何分配，仍无明确的说明和算法。现以湖南省张家界市（原称大庸县）某水库计算成果示例如下： (1)已知某水库集雨面积F=7.76km2，灌区属湿润地区，以旱作物灌溉为主，设计保证率p=80%,按长系列降雨排频，p=80%时设计代表年为19992000年，年降雨量p年=1059.8mm，计算步骤如下：l 查湖南省水文手册P14表表一，该区的多年平均径流深h径均=790mm。l 查手册图4年径流深变差系数CV等值线图，得CV=0.3。l 当CV=0.3，p=80%时查P32，表13皮尔逊型曲线，模比系数Kp=0.745l 可算出以下参数： 设计代表年水库产水量Wp： Wp=F*Kp*h径均=7.761060.7450.79=456.71万m3 设计年径流深h年径 h年径=Wp/F=456.71104/7.76106=0.589m（589mm） 年径流系数年径 年径=h年径/p年 =589/1059.8=0.56（2）算出h年径=589mm后，年内各月如何分配（或各月月径流系数月值如何确定）,手册未作交代。设计时曾试图采用过以下几种方法：方法一：不少文献指出“径流年内分配的特点，与降水年内变化的规律十分相似。”因此都考虑过将求得的设计年径流深（h年径）按设计年各月降雨（P月降）与年降雨（P年降）的比值进行分配，即 （1） 但计算的结果是各月径流系数(月)=常数=年径流系数(年) 月=h月径/p月降雨 （2） 将式（1）代入式（2）这显然是不合理的。 方法二（算例略）将已知的年径流系数年，按P月降/P年降比值相乘，作为各月径流系数。这样算出的各月径流深之和，可以和已经求出的年径流深相吻合，但各月径流系数大都为小数点以后的两位（百分之几）显然和径流系数的概念相悖，也是不合理的（除非只用其值，而不用“月径流系数”其名）。 方法三：（算例略）为解决上述问题，有些设计采用了对方法二成果进行“修正”的办法，即对上述看似太小的“径流系数”乘以“”值（暂名“修正系数”）。“”值是以各月径流深总和等于该年年径流深为前提反算出来的。这样，月径流系数看似太小的问题获得解决，由于月径流系数和月降雨量变化同步，其各月数值变化也较协调。缺点是每个工程进行水利计算时都要算出各自的“”值，而且对于一本严谨的设计报告，对“”值的来由和定义和也应进行文字上的介绍和阐述，这不但增加了工作量，反而使人感到“”值虽有“修正”之效但也有“凑合”之嫌。 综上所叙，可以看出，长期以来我省在水利计算时，月径流系数如何取值一直处于不清晰，不确切和不完善的状态，而且完全以“月降雨/年降雨”比值作为月径流系数取值的依据，虽然不属于原则性错误，但却不够全面，也显示在现状条件下的几分无奈。3湖南省月径流系数取值的建议 近日查阅到由水利部水利管理司、中国水利学会水利管理专业委员会组织编写的小型水库管理丛书共5个分册，其中第一分册为水文与水利计算复核由湖南省水利厅、水文总站合作编写，由水利电力出版社出版，于1994年第一次印刷。2009年4月重印。该书P148表4-5、P160表4-9分别有“江南地区月径流系数表”和“湖南省某水库年径流量年内各月分配百分比”，可供设计人员在湖南省水文手册修订版面世以前进行水利计算时查用。3.1“江南地区月径流系数表”摘自该书，P148表4-5。3.2“湖南省某水库年径流量年内各月分配百分比”摘自该书，P160表4-9。表4-5 江南地区月径流系数表月 降径形地流系数数雨量（mm）月份73月46月30以下30以上50以下50100100200200500山区0.150.20.30.30.30.450.450.650.650.85深丘0.100.150.250.250.250.400.400.630.630.82浅丘0.050.100.200.20.200.350.350.600.600.78表4-9 湖南省某水库年径流量年内各月分配百分比 月份典型年123456789101112合计50%4.345.574.1217.317.715.38.517.344.333.903.343.1910075%1.944.067.5514.011.913.97.355.105.883.178.714.4410080%2.055.336.0014.224.113.04.483.704.316.409.856.5810090%3.094.4016.313.621.112.94.605.102.763.657.714.811003.3说明（1）查用月径流系数（或设计年径流内各月分配的比值）时，表4-5或表4-9资料可任选其一。但查用表4-5时，要注意算出的各月月径流深总和应与该设计年年径流深相等。鉴于表4-5以“江南地区”为适用对象，覆盖面太广，有欠精准，一般情况下以查用表4-9数据为宜。（