升鐘水庫流域氣候變化分析

付世軍 竹利 鄒紅

四川省升鐘水庫壩址位于四川省南充市南部縣升水鎮(zhèn)碑埡廟,嘉陵江支流西河中游。東經(jīng)105°44′24″,北緯31°31′30″。西連鹽亭、梓潼,北達(dá)劍閣、閬中,東西分布著大巴山余脈和劍門山余脈。在升水鎮(zhèn)碑埡廟處建起攔河大壩,形成升鐘水庫。升鐘水庫大壩,最大壩高為79m,最大壩底寬528.15m,壩頂寬9.8m。升鐘水庫所在的地形屬深丘地形,最高海拔826m,最低海拔490m,相對海拔336m。庫區(qū)兩岸高山連綿,壩址河谷寬420m,壩址處河床高程354m,地形分水嶺高程都在800m以上。壩址以上控制流域面積1756km2,多年平均徑流量5.59億m3,水庫按1000年一遇洪水設(shè)計,設(shè)計洪峰流量為9350m3/s,五日洪水總量為9.7億m3,10000年一遇洪水校核五日洪水總量為14.05億m3。水庫性能為多年調(diào)節(jié),總庫容為13.39億m3,正常高水位為427.4m,庫容為10.681億m3,死水位410.2m,相應(yīng)庫容為3.96億m3,防洪庫容為2.71億m3。升鐘水庫是以灌溉為主,兼有防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的大型一等一級水利工程。南部縣氣象站于1959年1月1日建站,站址位于南部縣黃家壩農(nóng)場側(cè)(北緯31°22′東經(jīng)106°02′),觀測場拔海高度370.9m。期間有兩次遷站,1967年1月由南部縣黃家壩農(nóng)場遷至南部縣南隆鎮(zhèn)金魚橋村(北緯31°21′東經(jīng)106°03′),觀測場拔海高度365.0m。1998年1月由南部縣南隆鎮(zhèn)金魚橋村遷至南部縣南隆鎮(zhèn)烏龜梁(北緯31°21′,東經(jīng)106°04′),觀測場拔海高度405.7m。主要是因?yàn)槌鞘袛U(kuò)建,遷往郊外。水文站點(diǎn)分布及建站時間情況:碑埡(1974)、開封(1974)。本文主要是通過升鐘水庫庫區(qū)氣象記錄(1959年至2006年)的氣象觀測資料進(jìn)行分析,主要采用統(tǒng)計學(xué)的一些基本分析方法,結(jié)合回歸和顯著性檢驗(yàn)理論對統(tǒng)計結(jié)果做進(jìn)一步的一致性檢測,最后得出升鐘水庫截流前后上游流域氣候變化分析的診斷性結(jié)論。

1氣候概況

1.1 氣候特點(diǎn)

升鐘水庫屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),受四川盆地特殊地形以及秦嶺山脈的影響,具有冬暖、春早、夏旱、秋淋的氣候特點(diǎn),太陽輻射和日照時數(shù)是全國的低值區(qū)之一。四季分明,水熱資源豐富,作物四季均能生長。春季雖然回暖早,但氣溫回升極不穩(wěn)定,變化振幅大,低溫和“倒春寒”常影響大春糧經(jīng)作物的播種;夏季雖以夏旱和伏旱而著稱,但大風(fēng)、冰雹、暴雨和洪澇卻又頻繁出現(xiàn),經(jīng)常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。秋季時間雖短,但陰雨寡照特別明顯,是四川秋綿雨的重災(zāi)區(qū)之一;冬季由于有秦嶺山脈的阻擋作用,冷空氣不易入境,使其云霧較多,雨雪稀少而冬干,但北方勢力強(qiáng)盛的冷空氣也不時越過秦嶺,造成寒潮大風(fēng)。

1.2 降水量、氣溫、蒸發(fā)量特點(diǎn)

年平均降水量965.3mm,為降水充沛的地區(qū)。降水季節(jié)分配很不均勻,全年降水的57%集中在夏季,春季降水占全年降水的10%,秋季降水占全年降水的28%,冬季基本上是枯水期,其降水僅占全年降水量的5%。1959年至2006年年降水量呈現(xiàn)減少趨勢,但趨勢不明顯,遞減速率24.6mm/10a(圖1),沒有通過顯著性檢驗(yàn)。年降水量的年際變化情況為:20世紀(jì)60年代降水偏多(平均1016.7mm/a),70年代降水略微低于平均水平(平均933.1mm/a),80年代降水偏多(1089.7mm/a),90年代降水明顯偏少(平均860.2mm/a),進(jìn)入21世紀(jì)以來降水偏少。近50年四季降水量變化趨勢不同,春、秋季降水呈減少趨勢,夏、冬季降水呈增加趨勢。春、夏、秋、冬四季降水趨勢系數(shù)分別為: -3.9mm/10a、5.0mm/10a、-28.9mm/10a、2.2mm/10a。由此可見近50年秋季降水明顯減少。四季降水量趨勢系數(shù)只有秋季的通過了0.01信度顯著性檢驗(yàn),其他的都沒有通過檢驗(yàn)。

季降水量年代際變化:春季降水20世紀(jì)80年代和90年代降水偏少,60、70年代降水偏多,進(jìn)入21世紀(jì)以來降水偏多;夏季降水除了80年代降水異常偏多,其他年代全部偏少;秋季降水80年代降水偏少,90年代降水異常偏少,60、70年代和21世紀(jì)以來降水偏多;冬季只有60年代降水偏少,其他年代降水偏多。

年平均氣溫16.9℃,1月平均氣溫5.9℃,7月平均氣溫27.0℃。極端最高氣溫42.4℃,極端最低氣溫-5.0℃。1959年至2006年年平均氣溫略微呈降低趨勢,增長率為-0.018℃/10a,沒有通過顯著性檢驗(yàn)(圖2)。1980年之前基本都為正距平,1980年至1993年這段時間基本上為負(fù)距平,1994年后轉(zhuǎn)為正距平,其中1996、2000、2005年除外。四季季節(jié)平均氣溫變化呈現(xiàn)不同趨勢,秋季平均氣溫呈略微上升,氣候傾向率為0.07℃/10a;而春、夏、冬季為下降趨勢,氣候傾向率分別為-0.067℃/10a、-0.063℃/10a、-0.008℃/10a。四季氣溫的趨勢系數(shù)都沒有通過顯著性檢驗(yàn)。

年蒸發(fā)量1122.6mm。年蒸發(fā)量年際變化明顯,近44年呈現(xiàn)增加趨勢,增長率為28.6mm/10a(圖3),并且通過了0.05信度顯著性檢驗(yàn)。年蒸發(fā)量的年際變化情況為:20世紀(jì)60年代、70年代、90年代蒸發(fā)量偏多,80年代蒸發(fā)量偏少,進(jìn)入21世紀(jì)以來蒸發(fā)量又偏多。近44年四季蒸發(fā)量都呈增加趨勢,四季蒸發(fā)量趨勢系數(shù)分別為:0.4154mm/10a、1.2887mm/10a、1.1239mm/10a、0.0286mm/10a。秋季蒸發(fā)量趨勢系數(shù)通過了0.05信度顯著性檢驗(yàn),說明這個季節(jié)蒸發(fā)量增加是明顯的,春季、夏季和冬季蒸發(fā)量系數(shù)都沒有通過顯著性檢驗(yàn)。季蒸發(fā)量年代際變化:春季蒸發(fā)20世紀(jì)80、90年代偏少,其他年代偏多;夏季60年代、80年代、90年代蒸發(fā)偏少,70年代和21世紀(jì)以來蒸發(fā)偏多;秋季除了90年代和21世紀(jì)以來蒸發(fā)偏多,其他年代全部偏少;冬季蒸發(fā)80年代、90年代偏少,其他年代偏多。

2水庫上游建庫前后氣候?qū)Ρ确治?/p>

2.1 降水量

建庫后整個時段與建庫前時段相比,年、春、夏、秋季和主汛期的多年平均降水量都有所減少,其中秋季降水量減少明顯,從建庫前的年平均降水量302.3mm,下降到建庫后的216.9mm,通過了0.01信度顯著性檢驗(yàn);年降水量平均值減少87.3mm;冬季降水量略有增加。建庫后10年與建庫前10年相比,年、夏、秋季降水量減少,年降水量平均值減少111.8mm;春、冬季降水量分別增加3.9mm和11.8mm;主汛期降水變化比較顯著,為減少145.1mm。

2.2 不同等級降水日數(shù)

建庫后整個時段年、秋季和主汛期的降水日數(shù)都較建庫前有所減少,年降水日數(shù)平均減少約5天,但是冬季降水日數(shù)略有增加,春季和夏季降水日數(shù)基本持平。建庫后10年,年、秋季和主汛期降水較建庫前10年降水日數(shù)略有減少,春、夏、冬季降水日數(shù)有所增加。年降水日數(shù)平均減少2天左右。

中雨日數(shù),建庫后整個時段和建庫后10年,年、夏、秋和主汛期的中雨日數(shù)都減少,冬季中雨的日數(shù)增加。建庫后10年的春季中雨日數(shù)比建庫前10年略有增加。建庫后10年,年中雨的日數(shù)較建庫前10年減少大約4天。大雨日數(shù),建庫后整個時段年、秋季和主汛期,大雨的日數(shù)都較建庫前時段減少,而春季和夏季略微持平。建庫后10年除春季大雨日數(shù)是略微增加外,其他時段都在呈現(xiàn)減少趨勢。暴雨主要發(fā)生在主汛期,建庫后整個時段除秋季暴雨日數(shù)減少外,其他時段都略有增加。建庫后10年除夏季暴雨日數(shù)較建庫前10年略增加,其余統(tǒng)計時段都呈現(xiàn)減少趨勢。大暴雨都發(fā)生在主汛期,建庫后整個時段和建庫后10年,年大暴雨日數(shù)都呈現(xiàn)減少趨勢。

2.3 雨日強(qiáng)度

建庫后整個時段年、春季、秋季和主汛期的雨日強(qiáng)度較建庫前整個時段減小,夏季和冬季雨日強(qiáng)度基本沒有變化。建庫后10年,年、夏季、秋季和主汛期的雨日強(qiáng)度較建庫前10年減少,春季和冬季雨日強(qiáng)度基本沒有太大變化。

2.4 氣溫

建庫后整個時段與建庫前時段相比,年、秋、冬季和主汛期的平均氣溫都略微上升趨勢,而春季和夏季呈現(xiàn)下降趨勢。建庫后10年與建庫前10年相比,除了春季和夏季平均氣溫略有下降以外,其他時段的平均氣溫呈現(xiàn)增加態(tài)勢。

2.5 蒸發(fā)量

建庫后整個時段與建庫前相比,除了冬季以外,其他季節(jié)以及年和主汛期的蒸發(fā)量都呈現(xiàn)顯著增加態(tài)勢。建庫后10年與建庫前10年相比,除了夏季和主汛期蒸發(fā)量較建庫前10年有所增加,其他季節(jié)和年蒸發(fā)量變化呈現(xiàn)減少趨勢。

綜上所述,建庫以后整個時段較建庫前整個時段,以及建庫后10年較建庫前10年,年和主汛期降水量減少,主汛期蒸發(fā)量增加,年平均氣溫上升,年和主汛期降水日數(shù)減少,年日降水量≥10.0mm的日數(shù)減少,年大暴雨日數(shù)減少,年和主汛期雨日強(qiáng)度減少明顯。

3升鐘水庫局地小氣候診斷結(jié)論

升鐘水庫是在1987年竣工開始使用,剛好經(jīng)過了地球從冷到暖的變化。建庫后10年年平均氣溫徘徊在均值下方,到了臨近21年代,平均氣溫迅速爬升,到2006年達(dá)到有史以來的最高值17.8℃,也創(chuàng)下了極值溫度42.4℃。庫區(qū)由原來的陸地下墊面轉(zhuǎn)化為水面,由于水體的輻射性質(zhì)、熱容量和導(dǎo)熱率不同于陸地,會改變庫區(qū)與大氣間的熱交換,從而提高夜間和冬季溫度,降低白天和夏季溫度,使庫區(qū)附近的氣溫得到調(diào)節(jié)。在我國季風(fēng)區(qū),由于降水多集中在暖季,所以大型水庫一般都具有使其內(nèi)部年降水量減少的作用。(1)夏季溫度有所降低,增加人體舒適度;(2)升鐘水庫建成前后年降水和主汛期降水量都呈現(xiàn)減少趨勢,降水日數(shù)也減少,這樣對于水庫蓄水不利,而由于冬季溫度升高,冬季降水量增加明顯;(3)由于下墊面的改變,導(dǎo)致蒸發(fā)量增加明顯;(4)由于水體的下墊面對溫度的影響,導(dǎo)致大暴雨等災(zāi)重天氣日數(shù)有所減少,對于水庫的防洪減災(zāi)有積極影響;(5)水體下墊面可以有效的凈化空氣,提高空氣質(zhì)量。局地小氣候帶來的不利影響主要是對于水庫的主汛期蓄水不利。

參考文獻(xiàn)

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