径流的年内变化也称径流的年内分配或季节分配。径流的季节分配影响到河流对工农业的供水和通航时间的长短。天然河流由于受气候因素及与流域调蓄能力有关的下垫面因素的影响,径流量在年内的分配是不均匀的。径流的这种年内的变化,也是径流补给条件在年内变化的结果。以降雨补给为主的河流,降雨和蒸发的年内变化,直接影响着径流的年内分配;冰雪融水及季节性积雪融水补给的河流,年内气温的变化过程与径流季节分配关系密切;流域内有湖泊、水库调蓄或其它人类活动因素影响的,则使径流的年内变化更为复杂。
表示河川径流年内分配的方法很多,可归纳为两大类:一类是多年平均季(或月)径流量占多年平均径流量的百分比;另一类是采用某些特征值来综合反映径流量的年内变化。
(一)径流的季节分配
研究河川径流的季节变化,首先要确定统一的季节划分。根据我国气候情况,取12月至2月为冬季;3月至5月为春季;6月至8月为夏季;9月至11月为秋季。
冬季是我国河川径流量最为枯竭的季节,故统称为冬季枯水。北方的河流因气候严寒和受冰冻的影响,冬季径流量大部分不及全年的5%,其中黑龙江省北部和西北地区的沙漠和盆地地区的河流不及全年的2%。然而北方河流中以地下水补给为主的河流,例如,黄土高原北部及太行山区的河流可达全年的10%,此外,新疆的伊犁河,因其水汽来自北冰洋,冬季降水较多,故冬季径流可达年径流的10%。南方冬季降水相对于北方虽然较多,一般可占全年的6—8%,但也只有少数地区大于全年的10%,台湾省冬季径流量最多,可达15%以上,台北甚至高达25%以上。
春季是我国河川径流普遍增多的时期,但增长程度相差悬殊。东北、北疆阿尔泰山区因融雪和解冻形成显著的春汛,一般可占全年水量的20—25%;内蒙古的东北部锡林郭勒,冬季多积雪、春季径流可占30—40%,比夏季还多,为一年中径流最丰富的季节;江南丘陵地区,因雨季开始,径流量迅速增加,可占全年的40%左右;西南地区因受西南季风的影响,一般只占全年的5—10%,造成春旱;华北地区一般在10%以下,春旱现象普遍。
夏季是我国河川径流最丰沛的季节,统称为夏季洪水。由于受东南季风和西南季风的影响,夏季我国季风地区降水量大增,南方河流夏季径流量可为全年的40—50%;西南地区受西南季风影响,云贵高原达50—60%,四川盆地更高,达60%,青藏高原则高达60—70%。在北方,因雨量集中,夏季径流可达50%以上,其中华北和内蒙古中西部更可达60—70%。在我国西北地区,夏季因气温升高,高山的冰雪大量融化,使夏季径流量高达60—70%。总之,我国河流夏季都进入汛期,洪水灾害多在此时出现。
秋季是我国河川径流普遍减退的季节,也称秋季平水。全国大部分地区秋季径流量比重为20—30%,其中江南丘陵只有10—15%,有秋旱现象。海南岛为全国秋季河川径流量最高的地区,可达50%左右,为一年中径流最多的季节。其次是秦岭山地及其以南的地区,亦可达40%。
总之我国部分地区为季风区,雨量集中在夏季,径流亦如此。西北内陆河流主要靠冰雪融水补给,夏季气温高,径流也集中在夏季,这就形成我国绝大部分地区是夏季径流占优势的基本局势。径流年内分配不均、夏秋高、冬春少,不能满足农作物生长的要求,因此,一方面需要兴建大批水库、塘坝,拦蓄部分夏秋径流以弥补冬春的不足,另一方面又必需兴修防洪除涝的工程,防止江河泛滥,使洪涝得以迅速排除,以保证工农业正常的发展。
(二)径流年内变化的特征值
综合反映河川径流年内分配不均匀的特征值有很多,下面介绍两种:
1.径流年内分配不均匀系数Cvy其计算式为:
式中Ki为各月径流量占年径流的百分比;K为各月平均占全年百分比,即
Cvy是反映径流分配不均匀性的一个指标。 Cvy越大,表明各月径流量相差越悬殊,即年内分配越不均匀,Cvy小则相反。
2.完全年调节系数Cr其计算式为:
式中,V为调节库容;W为年径流总量。
由于径流年内分配不均,通常要建水库进行调节。假如建造的水库能把下游的径流调节得十分均匀,即在一年内,无论是在洪水期还是枯水期,水库下游的河流流量是一样的(即等于年平均流量),这样的调节称为完全年调节。径流量年内分配不同,完全年调节的库容V就不同,年内分配不均匀,则V就大。因此V的大小可以作为反映河川径流年内分配不均匀的一个综合指标。Cr指标也可采用多年平均完全年调节系数C0r,即
我国主要河流的季节分配Cvy值及C0r特征值见表3-7。