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浅析白山流域近三十年降水状况及水库入流量的统计

作者:2014-11-20 15:46文章来源:未知
1 引言
       松花江流域作为我国重点防汛的七大江河之一,地处中高纬度受西风环流影响,同时受东亚季风的影响,气候变率较大,流域内海拔高程悬殊。白山流域处于第二松花江流域上游,作为二松的主要南支,占丰满以上流域面积的 44.7%,是松花江流域内三个面雨量高值区之一,在气候变暖的背景下,流域的降水状况及趋势研究一直备受关注。白山水电站位于丰满水电站上游约 200km 的桦甸市境内,距头道江、二道江汇口约 12km,控制流域面积 19000km2。白山水库以上都是山区汇流,河谷狭窄,坡度陡,汇水状况好。本文应用白山流域 28 个雨量点的 1981-2013 年的降水量数据对白山流域的降水状况进行了分析,结果显示:降水整体较为平稳,阶段性变化,近期有增多的倾向。白山水电站 1983 年建成,正常蓄水位 413m,是一座多年调节水库,承担为丰满水库错峰的作用,大坝按 500 年一遇洪水设计,5000 年一遇洪水校核,水库多年入库径流量为 235m3/s。张建云等对近 50 年来中国六大流域年际径流变化趋势研究显示:松花江实测径流量下降明显。因此,对白山流域入流量与降水量关系及变化的研究十分必要。本文应用 1984-2013 年逐年白山水库入流量就水库丰枯状况进行了分析,结果表明:白山水库入流丰枯交替阶段性变化明显,1984-2013 年期间1986、1995、2010 和 2013 年为四个大丰水年,均丰水 6 成以上,而 1992 年、1997 年、2002-2003、2008-2009 为枯水期,在 1995 年的丰水之后,经历了长达 9 年的平水、偏枯和枯水阶段,其中包括2002-2003 的较为严重的枯水期,连续两年均枯水 3 成左右。由于流域降水量与水库入流量有着直接的关系,汇流和产流受植被状况、降水强度、蒸发等条件的影响,本文应用 1984-2013 年白山水库入流量数据与流域降水量进行了统计分析,结果显示:水库入流量与同期流域降水量二者存在显著的线性相关关系。
2 资料及方法
       白山流域 28 个雨量站 1981-2013 年逐日平均降水量资料,1984-2013 年白山水库入流量资料,流域内站点分布。本文统计分析采用回归分析方法。
3 白山流域降水量变化及趋势分析
3.1 旬降水变化分析
       1981-2013 年白山流域 28 个雨量站统计结果显示,多年平均逐旬降水变化如图 2 所示,从年内降水结果各旬分布情况来看,流域主要降水在 5 月下旬至 9 月上旬,占全年降水量的 67.5 %;年降水集中段位 6-8 月平均降水量为 439.6mm,占全年降水量的 57.5 %;最大月降水量为 7 月 178.8mm,占全年降水的 23.5 %。
3.2 流域年降水变化
       白山流域 28 个雨量站平均 1981-2013 年逐年降水量变化如图 3 所示,期间降水整体平稳,有轻微增多的趋势,呈丰枯交替的现象,趋势方程:Y=0.8225X+753.93,但整体变化幅度较小。1981-2013 多年平均降水量为 767.9 mm,期间有四次较大波动,高值年分别为 1986、1995、2010、2013 年,高值年降水量分别为 981.5mm、1004.6mm、1057.6mm 和 980.2mm,最低值年为 2003 年降水量为 605.6mm,最高值年降水是最低值年的 1.75 倍。
       汤洁等对第二松花江降水的研究结果标明:1956-2006 年降水量整体呈现小幅下降和丰枯交替现象,丰水年周期年数少于枯水年周期年数,本文研究结果与其较为一致。
       高峰等在丰满流域 1936-2008 年的降水研究中认为:汛期降水量周期变化存在着一个 8-9a 左右的降水相对短周期,这与本文分析结果较为一致。
       从本文统计结果来看,1981-2012年期间的连续5个五年即1981-1985、1986-1990年、1991-1995年、1996-2000年、2001-2005年、2006-2010年的平均降水量情况分别为:734.4mm、811.9mm,894.3mm,759.7mm,804.8mm 和 913.0mm,如图 4 所示,白山流域总体降水情况比较平稳,有轻微增多的趋势,没有下降趋势,近期有增多的倾向。
4 白山水库入流量变化
       一般来说,水量偏离平均状况的情况,小于 25%为枯水,小于 10%为偏枯,-10%-10%为平水,大于 10%为偏丰,大于 25%为丰水。图 5 给出了 1984-2011 年期间各年份偏离平均状况的百分比,表现了白山水库丰枯状况的变化情况,由图可知:白山水库在 1984-2011 年期间经历了四个丰水时期,即 1986-1987 两年的丰水,1995 年的丰水、2005 年的丰水和 2010 和 2013 年的丰水,其中 1987年和 2005 年为丰水 3 成左右,1986、1995、2010 和 2013 年均为丰水 6 成以上,1995 年的最为突出为 74.3%丰水超过 7 成;同样经历了四个枯水时期,即 1992 年的枯水、1997 年的枯水、2002-2003两年的枯水、2008-2009 两年的枯水,其中 1997 年和 2008 年的枯水超过了 3 成,2002-2003 年的枯水最为严重,连续两年枯水超过 3 成以上,2008-2009 年连续两年的枯水也比较严重,2009 年枯水 29.4%接近 3 成。在 1986-1987 连续两年的丰水之后,经历了接近 7 年的平水时期,后迎来了 1995年的大丰水年份,在 1995 年的丰水之后,经历了长达 9 年的平水、偏枯和枯水阶段,其中包括2002-2003 的较为严重的枯水期,2005 年的丰水之后出现了 2008-2009 连续两年的枯水期,2010 年和 2013 年为大丰水年。
5 白山水库入流量与流域降水量的统计分析
       流域降水量与水库入流量有着直接的关系,汇流和产流受植被状况、降水强度、蒸发等条件的影响较大。本文应用白山水库逐年入流量与流域年平均降水量进行了统计分析,二者线性关系显著,统计结果如表 1 和表 2 所示,相关系数为 0.9283,R2为 0.861785138,因子显著性高,通过了 0.05的 F 检验。
6 结论和讨论
6.1 结论
       1.1981-2013 年期间逐年降水结果显示:白山流域内降水整体较为平稳,阶段性变化明显;5a阶段性平均状况结果显示:降水平稳,近期有增多的倾向。
       2.1984-2013 年期间白山水库水库入流丰枯交替阶段性变化,1986、1995、2010 和 2013 年为四个大丰水年,均丰水 6 成以上;1992 年、1997 年、2002-2003、2008-2009 为枯水年,其中 2002-2003连续两年均枯水 3 成左右。
       3.水库入流量与同期流域降水量二者线性相关性好,因子显著性高,通过了 0.05 的 F 检验。
6.2 讨论
       由于白山水电站建站时间较晚,流域资料时间长度有限,本文的降水分析趋势是初步的;水库入流量受多方面诸如植被状况、降水强度和蒸发等条件的影响,流域的蒸发状况对入流及产流的影响有待进一步研究。

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