人类活动对水文的影响及水文站网的布设与发展方向

人类活动对水文的影响及水文站网的布设与发展方向

庞雷

摘要：随着社会经济的快速发展，由于强烈的、日新月异的人类活动的作用，改变了原有河道水文的自然规律，导致分析出来的水文规律失真。

分析了人类活动对水文规律的影响，提出水利化后水文站网的布设原则与发展方向

关键词人类活动水文影响站网布设

在水文学中，人类活动主要是指人类从事建造水利工程、改变土地利用方式和影响气候条件的生产和经营活动。由于洪水是气候条件（主要指降雨特性）和下垫面条件综合作用的产物，而人类活动会使气候条件和下垫面条件发生一定的改变，因此，人类活动必将对洪水产生或多或少、或大或小的影响。

下垫面条件的改变不仅会通过影响流域的下渗、蒸发等过程和流域蓄水量的变化，来影响流域的产流量和产流过程，而且会通过影响流域的地形、地貌条件和水系、河道条件，来影响流域汇流过程。这里的气候条件变化不是指其自然的变化，而是指人类活动可能造成的地球上能量分布和水文循环时空变化而导致的气候条件改变。它主要表现为通过影响流域的降雨、蒸发等时空分布来影响流域洪水的形成和变化规律。

经典水文学主要是通过对各种水文气象要素的观测，积累资料，来探求流域洪水形成和变化规律的。一旦下垫面条件或气候条件因受人类活动影响而发生了改变，以往积累的观测资料就不能说明改变了下垫面和气候条件以后的流域洪水的形成和变化规律，改变了水文的自然规律，破坏了原有水文资料的一致性和代表性，从而使分析出来的水文现象发生异化，而无法显示真正的水文规律。如何从受人类活

动影响的水文资料中分析出水文的自然规律，是水文工作者需要研究解决的难题。

1人类活动对水文规律的影响

1.1 水库蓄水工程对河道洪水的影响

建库以后，一般入库洪峰流量比原河道洪峰流量偏大，峰现时

间提前。对下游河道洪峰流量却有不同程度的削减，在中小洪水时，这种作用较为明显。

1.2水库及配套工程对年径流的影响

1.2.1建库后入库年径流的变化。由于蓄水后，增大了自由水面，增加了水面蒸发量，再加上库区渗漏水量及灌溉用水损失量，因此，用水库观测资料推求的月、年径流量要比原河道径流量偏小。

1.2.2对下游河道年径流量的影响。由于水库本身的水量蒸发、渗漏损失和水库调节用水等，使下游河道年径流量明显减少。

1.3引水、用水对径流的影响

随着社会经济的发展，工农业用水、城市用水和生态用水等不断增加，流域内与跨流域引水等，它们随时随地改变着河道的观测径流量，改变了原有河道的产、汇流规律和径流量，给资料还原带来极大的困难。

1.4抽取地下水引起地下水位降低对地面径流的影响

大量抽取地下水引起地下水位降低，有的地方形成大范围的漏斗区，使土壤非饱和带大幅度增加，土壤蓄水容量随之大增，造成地面产流减少。

1.5城市化加大洪水强度

随着城市化进程的加快，城市土地利用方式发生了结构性的改变，如平整土地，建造房屋、硬化道路，大量修建地下排水管道等，从而大大增加不透水面积，减少雨水下渗，加快雨水沿地表的汇流和城市雨水的排泄等，使下垫面发生了根本的变化，造成洪峰流量增大，峰形变陡，地面径流增加。

2水利化对水文站代表性的影响

随着水资源的开发利用，水利水电工程的兴建，水利化程度越来越大。水文站的控制断面控制不住全部水量，实测资料失真，从而失去了代表性。以陕西省为例：省境内已建成水库1050座，总库容40.51亿m3，省境内省属水文站78处，现受水利化影响的水文站已达44处，占基本站的57%，另外还有4处水文站将受已规划水利工程影响。如黑河黑峪口水文站属国家重要水文站，由于上游金盆水库的影响，金盆水库有效库容占黑河多年年平均径流的34%，主要供给西安市城市用水，黑峪口水文站测到的仅是大坝的渗水和洪水期水库的放水；渭河林家村水文站属国家重要水文站，受上游宝鸡峡大坝影响，渠道年引水量在枯水年份占年径流量的60%左右；受下游汗江喜河电站的影响，石泉水文站现在变动回水影响范围内。

3水利化后水文站网的布设原则与发展方向

水文站网的规化技术，是根据客观的水文规律，考虑国家经济建设的需要，确定水文测站合理布局、优化站网结构、探索资料移用方法的一门学科。它的内容，不仅涉及水文工作的各个环节，而且联系

着社会与经济问题，是水文学科中较复杂的领域之一。因而水文人常把水文站网规划，看作是水文事业的战略布局问题。由于水利工程对水文规律产生重大影响，因此水文站网的战略布局，也应根据新的情况从新部署。

3.1把工程水文站纳入水文站网的组成部分

3.1.1发展工程水文站是解决工程影响的主要途径。随着国民经济的发展和水资源的开发利用，水利工程将日益增多，完全保持自然状态的流域将越来越少，因此，过去那种单纯依靠河道水文站收集自然流域资料的布站方法必须改变。要在受水利工程影响的河流上开展水文观测，收集水文资料，就必须建立工程水文站，并将其列为水文站网的组成部分。分析表明：水利工程对水文站代表性的影响，是可以通过还原计算加以解决的，水库洪水过程还原误差一般不超过10~15%；次洪量和年径流还原误差一般不超过5~10%。而要使资料还原，就必须建立工程水文站。

3.1.2发展工程水文站是最经济的布站方案。水利工程中的水库、堰、闸、涵洞、电站等，这些建筑物本身都有良好的量水效能，通过观测水位、闸门开启高度和流量系数率定，再借助于工程有关资料，就可用水利学公式计算流量、径流资料。

在水利工程地区，发展工程水文站，补充健全水文站网，投资少、收效大，是站网建设发展的方向。

3.2基本站、辅助站、水文调查相结合的站群原则

3.2.1基本站。基本站是骨干，起区域代表站作用，设在干流把

口断面上，控制主要水量，完全执行规范，资料刊入年鉴。

3.2.2辅助站。当水利工程影响年径流量大于5~10%，单一水库Σf/F≥10%(Σf为水库总控制面积，F为测站断面集水面积)时，在基本站上游水利工程调节水量的位置设辅助站。一般情况下可利用工程站作为辅助站，无工程站可利用时，可委托观测水位、巡测流量。辅助站是与基本站配套的补充常年定位观测点，观测精度适当低于基本站，资料也刊入年鉴。

3.2.3水文调查。当水利工程影响年径流量小于5%，单一水库Σf/F≦5~10%时，通过水文调查的方法，调查估算水量。它是与基本站配套的定位观测点，观测精度适当低于辅助站。

3.2.4实验站。用较少的、具有代表性的实验站来研究和预测由于现在和将来的水利设施对水文产生的影响。

根据外省区的一些经验，用基本站、辅助站、工程水文站、实验站、水文调查相结合的站群布设原则设站，解决受水利工程影响问题效果是明显的，也是今后水利化后水文站网的布设原则与发展方向。

（作者：陕西省水文局总工程师）