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差积曲线径流调节计算程序设计与应用
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水利水电技术 第
钟平安等 差积曲线径流调节计算程序设计与应用
差积曲线径流调节计算程序设计与应用
钟平安，李 伟，李兴学
（河海大学 水资源环境学院，江苏 南京 &%##*) ）
差积曲线是水库径流量调节计算中最具代表性的图解方法 文中给出差积曲线性质的数
学表达，分析差积曲线的图上作业的原理与步骤和数值计算之间的对应关系，给出利用差积曲线求兴
利库容和利用差积曲线求调节流量的计算机编程技巧与流程，给出利用简化试算原理与差积曲线方法
相结合编制考虑水量损失的径流量调节计算程序的技巧与流程，给出了部分实例计算成果!
差积曲线；径流调节；兴利库容；调节流量；程序设计
中图分类号：
文献标识码：
文章编号：
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（） （）为环绕
的波动过程 （）差积曲线上任意
两点的纵坐标之差表示该时段内的天然来水量与常流
径流量调节计算是水库设计的重要工作内容之一，
量在同一时间内流过的水量之差
计算任务通常有已知用水过程求兴利库容和已知兴利
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库容求调节流量两大类，现行的教科书与专著中都有较
大篇幅叙述其计算方法，常用的方法有列表法、简化水
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沧州市近50年降水量特性分析
段现辉 哈建强
（河北省沧州水文水资源勘测局，河北沧州，061000）
摘要：沧州市处于暖温带大陆性季风气候区，降水量长期变化剧烈。论文依据沧州市观测年份最长的几个降水量观测站，对沧州市近50年降水量变化趋势分析，结果表明年沧州市处于降水的枯水期，处于丰水期，1984年是丰枯转化的关键年。2005年以后降水有逐步增加的趋势。近50年比1956到1984年多年平均降水量减少22.4mm。
关键词：沧州市；降水量；变化趋势
沧州市地处华北地区，受到气候变化的影响比较明显。近年来，沧州市水资源量明显减少，不仅所有河流都断流，河流90%时间以上的时间处于干涸状态。面临着水资源短缺的严重危机，水资源的开采成本越来越高，对于可持续发展产生了严重的制约。
沧州市属暖温带大陆性季风气候区，冬春两季主要受西伯利亚、蒙古高压控制，盛行北风和西北风，天气寒冷干燥少雨雪，局部多风沙。夏秋季节，蒙古高压减弱衰退，而太平洋副热带高压增强西进，在其影响下，沧州市多西南风和东南风，从海洋带来暖温气流，致使多阴雨天气。沧州市降水的形成受西来槽和冷峰影响的机率约占70%，其次是太平洋的台风运行方向，一般情况下台风登陆地点在长江以北地区能影响沧州市。
2 降水量资料选择
参加初选的雨量观测站点共105处，其中沧州市境内91处，相邻省市14处。按照降水量资料质量较好，系列较长，面上分布均匀，且实测年数不少于30年的原则，确定了98处站点参与本次降水量计算与分析，站网密度为154km2/站。
选用的降水量资料主要来源于历年整编后的“水文年鉴”、“水文特征值统计”，并收集了河北省水文水资源勘测局以往的分析成果，为了提高降水量的计算精度，便于等值线图的拼接，还收集了相邻省市的14处650站年的降水量资料和有关分析成果，全市共选用的降水量资料总数为4850站年，系列年共50年。
为了提高资料系列的代表性，减少抽样误差，提高统计参数精度，对资料不连续或个别年份缺测的雨量站，根据具体情况采用直接移用法、相关法、等值线法进行了插补延长。
3 降水系列代表性分析
降水量采用年资料系列，因此对50年同步期系列的代表性进行分析。分析方法采用典型站法，从91处雨量站中选取代表性较好的若干处雨量站，采用多种方法进行分析，确定这些雨量站系列的代表性，从而印证全部雨量站系列的代表性。
参数比较分析模比差积曲线分析
采用的代表站为献县、捷地、沙河桥、任丘。年降水量模比系数差积曲线能较好地反映年降水量的丰枯变化情况。当一段时间内差积曲线总的趋势是下降的，说明在此期间逐年降水量大多小于多年平均值，定为枯水期，当一段时间内差积曲线总的趋势是上升的，说明在此期间逐年降水量大多大于多年平均值，定为丰水期。差积曲线不同的形状反映了不同的降水周期。代表站年降水量模比系数差积曲线详见图1、图2、图3、图4。
可以看出，献县站年为下降段属枯水期，年为上升段属丰水期；捷地站年为下降段属枯水期，年为上升段属丰水年；沙河桥站年为下降段属枯水期，年为上升段属丰水期；任丘站年为下降段属枯水期，年为上升段属丰水期。由此可见，沧州市年降水量系列基本包括一个丰枯周期，而且期间有小周期变化，可以认为该系列代表性相对较好。
<SPAN lang=EN-US style="FONT-SIZE: 12 FONT-FAMILY: 仿宋_GB 区域间丰枯变化一致性分析
沧州市内有子牙河水系，南运河水系和大清河水系，按水资源分区有淀东清南平原区、滹滏平原区、黑龙港平原区和运东平原区四个分区。从各分区中分别选取代表性较好的一个站进行区域间丰枯变化一致性分析。
经计算分析，沧州各区域间丰枯变化的一致性比较显著。其中，滹滏平原与黑龙港平原和淀东清南平原与黑龙港平原之间，同丰、同枯出现机会较多，区域间相关系数均为0.81，淀东清南平原与运东平原之间，同丰、同枯出现机会较少，区域间相关系数为0.62。滹滏平原与运东平原、淀东清南平原与滹滏平原、运东平原与黑龙港平原区相关系数分别为0.70、0.69和0.66。
4 年降水量系列参数的确定和年降水量计算
<SPAN lang=EN-US style="FONT-SIZE: 12 FONT-FAMILY: 仿宋_GB 年降水量系列参数的确定
采用矩法计算降水量统计参数，然后进行适线调整确定，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线。矩法计算公式如下：
均值：&&&&&& ……………………………………（1）
变差系数： …………………………………（2）
偏态系数： ……………………………………（3）
经验频率采用数学期望公式计算&&&&&&&
均值计算：1956～2005年同步系列，其均值为算术平均值，在计算参数适线时，均值未进行调整。
变差系数Cv值确定，第一次适线采用计算值，当点据拟合不好时对Cv值进行适当调整。对系列中出现的特大特小值，在适线时一般未做处理。由于年降水量比较稳定，Cv值在地区分布上差别不大，一般在0.30～0.35之间，Cv值大于0.33的高值区，位于任丘南部、河间、肃宁、献县、青县、临港、南大港、东光、沧县北部、泊头西部和黄骅北部，Cv值小于0.31的低值区位于沧县南部和吴桥南部。
偏态系数Cs的取值一般用Cs/Cv值来反映。Cs/Cv的选用以最佳适线值为准。临港、南大港、海兴、盐山、任丘南部Cs/Cv值大于2.4，沧县西部Cs/Cv值小于2.0。其它县（市、区）Cs/Cv值在2.0～2.4之间。
<SPAN lang=EN-US style="FONT-SIZE: 12 FONT-FAMILY: 仿宋_GB 年降水量成果分析
根据年降水量同步系列资料统计分析，沧州市多年平均降水量551.1mm，其中运东平原区多年平均降水量为556.0mm，滹滏平原区多年平均降水量为515.5mm，黑龙港平原区多年平均降水量为539.4mm，淀东清南区多年平均降水量为516.6mm。
在17个县（市、区）中，南大港多年平均降水量最大为588.0mm，其次是临港区多年平均降水量为578.8mm。肃宁县多年平均降水量最小为514.7mm，其次是任丘市多年平均降水量511.8mm。
5 降水量的地区分布与时间分配分析[1]
降水量的地区分布
多年平均降水量的地区分布是受气候、地理位置、地形等多种因素影响的，总的趋势是自东向西递减，变化在590～490mm之间。最大值出现在南大港、周青庄一带，多年平均降水量最大的站是黄骅市周青庄站593.1mm，在任丘市的七间房乡出现全市的低值区，多年平均降水量最小的站为白洋淀边的大树刘庄站为476.5mm。
<SPAN lang=EN-US style="FONT-SIZE: 12 FONT-FAMILY: 仿宋_GB 降水量的年内分配
沧州市降水量年内分配很不均匀，6-9月份多年平均（1956～2005年系列）降水量为436.1mm，占全年降水量的79.1%，区域分布与年降水量基本一致，而整个汛期的降水又多集中于7、8两个月份的二、三场暴雨，特别是大水年份更为集中，7、8两个月多年平均降水量之和为328.2mm，占年降水量的59.6%，而非汛期3～5月多年平均降水量63.7mm，占年降水量的11.6%；10-2月多年平均降水量51.3mm，占年降水量9.3%。一年中7月份多年平均降水量最多191.7mm，占年降水量的37.5%；1月份多年平均降水量最小为3.4mm，占年降水量的0.6%。最大与最小月降水量相差几十倍，甚至几百倍，这都说明了本市年降水量月分配的不均匀性。各县（市）多年平均月降水量统计表见表1。
表1&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 各县（市）多年平均月降水量统计表&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 单位：mm
降水量的多年变化
受大气环流及太平洋副热带高压中心位置影响，全市降水量的年际变化也较大，各县市、区变差系数Cv值在0.30～0.35之间。1964年全市平均降水量最大为1077.4mm，1965年全市平均降水量最小为232.2mm，最大平均降水量是年最小平均降水量的4.64倍。各县市区最大平均降水量与最小平均降水量的比值，青县最大为5.64倍，Cv值为0.34，吴桥县最小为3.79倍，Cv值为0.30。
利用沧州市1956～2005年降水量资料，分析了近50年该区域降水的年际和年内变化特征，得到一些有意义的结论：
（1）沧州市近50年来降水量空间分布格局表现为从东部向西部递减。
（2）沧州市近50年来降水量年内时间分布格局表现为降水集中在6～9月份，约占年降水量的80%。这段时期应合理调度水利工程的水量，做好防汛，确保人民群众生命财产安全。与此同时，如何变害为利，有效地贮存和拦蓄汛期的水资源，将是水利、地质工作者研究的一个方向。
（3）沧州市近50年来降水量年际时间分布格局表现为丰枯交替出现,从四个代表站的模比系数差积曲线图上能清楚的看出。1956～1984年处于丰水期，1984-2004年沧州市处于降水的枯水期，1984年是丰枯转化的关键年。这一递减趋势是造成沧州市地面径流和地下径流减少的根本原因。由于径流量的减少使得河流的水量持续减少或陆续断流，进而影响到可利用水资源量的持续减少，迫使人们不得不使用浅层地下水，并大规模使用深层地下水，形成了罕见的地下水漏斗群，严重影响到沧州的生态环境。降水量的减少是短时间内不可逆转的自然规律，从长远看，人类应该减少对自然界的破坏，从保护生态环境入手，使气候环境得到逐步改善。从近期看，应该量入为出，节约用水，充分、有效、合理地利用配置有限的水资源，是解决水资源短缺行之有效的措施。
参考文献：
[1]& 王家祁等．中国降水与暴雨的季节变化[J]．水科学进展，1997，36-38差积曲线-学术百科-知网空间
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