平原区地表径流计算

采用地面分类计算法计算平原区地表水资源量
本次水资源调查评价中，地表水资源量计算是一个很重要的部分。

在有水文径流实测资料的地区是通过实测资料还原和一致性分析后的径流量系列，作为评价地表水资源量的依据。

但我省的平原区，尤其是珠江三角洲平原区，基本上没有能满足要求的径流实测资料，因此，只能采用其它方法计算平原区的地表水资源量。

由于我省降雨资料丰富，基本上每个县级以上城市都有气象局的蒸发资料，因此可通过降雨和蒸发资料来计算平原区的地表水资源。

本次根据我省的实际情况，我们采用南京水文所水资源室推荐的地面分类计算法来计算平原区的地表水资源。

1计算方法
南方水网地区水资源分区下垫面一般可分为水面、城镇建设区、水田和旱地（包括非耕地）四种类型。

根据不同下垫面的特点采用不同的方法计算其产水深，从而求出整个水资源分区的产水量。

以1天为计算时段，采用逐日计算。

①、水面产水深
水面产水为年降雨量与年蒸发量之差，即：
式中：
R w 为为时段水面产水量（mm ）； P 为为时段降雨量（mm ）； K e 为为蒸发皿折算系数； E o 为时段蒸发皿蒸发量（mm ）。

②、城镇建成区产水
城镇建设区特点是下垫面透水性较差，产水量可简单表示为降雨量乘以径流系数，即：
o
e W E K P R ⨯-=P
C R I I ⨯＝
式中：
R I为时段不透水地面产水量（mm）；
C I为径流系数；
P为为时段降雨量（mm）；
③、水田产水
水田的产水由排水及渗漏形成的壤中径流两部分组成。

当水田的蓄雨深小于最大蓄雨深时不排水，当蓄雨大于最大雨深时则超出部分排水，保持水田蓄雨不大于最大蓄雨深，当蓄雨消耗完后则依靠灌溉使水田保持适宜水深。

本次计算定义水田蓄雨容量为水田最大蓄雨深和水田适宜水深的上、下限均值之差，根据《广东省一年三熟灌溉定额》，我省的水田蓄雨容量在水稻的生长期平均为50mm。

另外，在水田蓄雨期间每天还要产生渗漏，由于广东省平原区的地下水位较高，在自然条件下，渗漏量在一个月内基本能从土壤中流出，渗漏水基本上排入地表径流。

我省的水田以壤土为主，根据《广东省一年三熟灌溉定额》，水田日渗漏强度取壤土的早稻和晚稻的均值，为2.75mm/d。

灌溉水量因为需要还原，为了不重复计算，因此在此不考虑。

Hh = P + Ho - E R – S
若Hh ≥Hr
则Hh = Hr
若Hh≥2.75
则S = 2.75
R R = P + Hh – Hr + S
式中：
Hh为水田蓄雨深
Ho为水田初始蓄雨深
S 为水田渗漏量
Hr 为水田蓄雨容量
R R 为时段水田产水量（mm ）；
E R 为时段稻田腾发强度（mm ）。

可以根据广东省水利水电科学研究所编制的《广东省一年三熟灌溉定额》中的表3-3(第18页)进行计算。

由于珠江三角洲的水田一般只在4到11月种水稻，其余时段种旱作物，因此在其余时段当作旱地计算。

④、旱地（包括非耕地）产水
在平原河网地区，尤其是在水田占较大比重的情况下，地下水位较高，土壤含水量易于得到补充，可以采用一层蒸发模型的蓄满产水公式计算，公式如下：
若
则 若 则
若 则 式中：
EE 为时段旱地蒸发量（mm ）； E 0为时段蒸发皿蒸发量（mm ）；
()
B WM WMM +⨯=10≤o E P －0＝D R WMM A E P o ≥＋－()
D o D W WM
E P R ---=
W D 为时段初始旱地土壤含水量（mm ）；
WM 为流域平均蓄水容量，即土层最大可能缺水量（mm ）； B 为蓄水容量曲线指数； P 为为时段降雨量（mm ）； R D 为时段旱地产水量（mm ）。

⑤、分区总产水
各个分区的总产水量为各种下垫面产水量乘以相应的面积后相加，即：
式中：
分别为水面、城镇建设区、水田及旱地面积的权重；
R S 为各分区的总产水量（mm ）。

2资料处理
由于1980年以前的降雨资料较多缺测，本次又未收集1980年以前的蒸发资料，且1980年之前的地面分类面积资料也缺乏，因此，本次计算只计算1980-2000年系列，由1980-2000系列求得降雨径流系数后，再推求1956-2000年的径流系列。

①、降雨资料
采用水文数据库中的逐日降水量表的资料分别统计各选用站的逐月和逐日降水量资料，用算术平均计算分区面雨量。

②、蒸发资料
水面蒸发量直接采用E601的数值。

由于气象局的蒸发资料较为齐全，因此主要以气象局的蒸发资料为主，但由于气象资料采用E20蒸发皿，需要进行转换，为减少误差，若同时有E601的蒸发资料，则尽量采用E601的资料。

由于本次未能收集到气象的逐日蒸发资料，而水文的蒸发站点缺乏，且多为E80蒸发皿，其转换系数未知，因此只能采用月蒸发资料平均到日来代替逐日蒸发资料。

③、面积资料
D
D R R I I W W S R A R A R A R A R ＋＋＋＝D R I W A A A A 、、、
本次计算的各市地类面积以省国土厅的资料为主，个别地区采用广东统计年鉴的资料。

其中城市建成区的面积统计到镇级。

④、参数选取
E601与E20之间的转换系数根据本次综合规划的分析采用0.67。

城市建成区的径流系数C I根据城建部门的资料采用0.8。

旱地产水计算中，WM与B有一定的相关性，WM越大，B值就越小，在北方干旱地区WM较大，而南方湿润区则较小，广东一般取80-120之间。

WM 与B值对计算结果的影响都不敏感(参考水力电力出版社出版的《赵人俊水文预报文集》第128页“参数的独立性与敏感性”)。

根据分析，B值在0到0.5之间变化，计算出的产流量变化不到2%，WM只代表蓄满的标准，对结果影响很小，以阳春为例，WM分别取100和150，结果只相差-2.2%。

本次计算WM取100，B值取0.3。

3对比分析
为了检验计算结果的合理性，选用有实测径流资料的地区，采用地面分类计算法计算其地表径流，与实测径流资料的计算结果进行对比。

因为××市边界上的××站及×××市边界上的×××站，其站点控制流域与行政区有超过90%的重合率。

因此，选用这两个市来进行对比分析。

见表3-1及表3-2。

由表中可见，虽然个别年份的相对误差较大，但1980-2000年的平均误
表3-1：××市计算地表径流与××站实测地表径流对比表
表3-2：×××市计算地表径流与×××站实测地表径流对比表
差较小，分别为3.4%和-2.7%，而且计算的径流系数与实测径流系数也非常接近，两个地区的计算与实测径流系数的差值都只有0.01，可见采用地面分类计算法来计算多年平均降雨径流系数是可行的。

4平原区地表径流及降雨径流系数的计算
选择24个地级市或县级市进行计算，计算结果见表4-1。

从表中可见计算的径流系数和第一次水资源评价时的分析结果较为接近，多数地区比以前稍大。

径流系数的大小主要受降雨量的影响，但因为各种下垫面的径流系数不同，见表4-1，所以在不少地区，地面分类的影响也很明显，因为不透水面积所占的比重大，所以系数也较大，各地区的地面分类情况见表4-2。

总体来说，此计算结果
还是较为合理的。

表4-1：采用地面分类计算法计算的各地区多年平均地表径流特征值
表4-2：各地区面积及地面分类情况
5结论
本次采用地面分类法进行平原区的地表水资源量计算，较充分地应用了现有的降雨、蒸发等实测水文资料，物理成因清晰，计算方法较简洁，具有较高的精度，可以为其它缺少实测资料的地区进行地表水资源评价提供借鉴。

本次计算的误差来源主要有几个
一是降雨有部分站点的资料不全，及站点的分布不够均匀，对于珠江三角洲由于雨量站较多，且降雨地区变化递度不大，因此影响不大，但在粤东降雨资料的影响可能较大。

二是地面分类面积统计口径不一，类型难以确定，如珠江三角洲许多村庄不透水面积的比率也较高，但无法统计。

另外珠江出海口水面面积很大，但其产水对水资源规划没有多少意义。

本次面积采用省国土厅资料，比较可信，且由于各市旱地面积占了大部分，面积统计的误差影响不大。

三是蒸发数据的误差，这可能是计算误差的主要来源。

1、E20与E601之间的转换可能存在较大误差，不同地区及不同季节之间的转换系数都应不同。

2、蒸发的站点太少，一般一个地区只有一个，其代表性可能不够。

3、缺少逐日蒸发资料，用月资料的日平均代替逐日资料，也是误差的来源。

在今后的计算中通过提高资料(尤其是蒸发资料)的质量，可以较大地提高计算精度。