四川省孫水河流域旱澇周期分析

，，壯志

(四川省西昌水文水資源勘測(cè)局，四川 西昌，615000)

1 自然概況

孫水河流域地處四川省涼山彝族自治州喜德縣境內(nèi)。喜德縣位于四川省西南部的涼山州中北部，周邊與西昌、昭覺(jué)、冕寧、越西一市三縣毗鄰，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)102°11′-102°42′、北緯27°53′～28°31′。該縣南北長(zhǎng)70.8km，東西寬59.5km，總面積2207km2；有常年耕地1.47萬(wàn)hm2，天然草場(chǎng)近70萬(wàn)hm2，森林覆蓋率25.8%；約15萬(wàn)人，人口密度68人/km2。

境內(nèi)地形以中山為主，有溝壩、中山、高山等7種類(lèi)型，中山占總面積的75%。地勢(shì)東北高，西南低，最高海拔4500.4m，最低海拔1580m。

2 水文氣象

孫水河系安寧河上游左岸一級(jí)支流，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。由于夏、秋兩季受西南及太平洋暖濕氣流的影響，加上西南暖濕氣流從安寧河谷的海拔1600多m突然抬升到海拔2800多m高山地帶，因此孫水河流域夏、秋兩季夜間多暴雨，為涼山彝族自治州第一暴雨中心。喜德縣年平均氣溫14.1℃，年降水量約1200mm。孫水河流域內(nèi)有孫水關(guān)水文站、喜德水位站，以及米市、波洛、項(xiàng)姑(海拔2162m)、則約、登向榮、冕山等六個(gè)雨量站。

孫水關(guān)水文站于1953年4月設(shè)立，位于四川省冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)南街，東經(jīng)102°12′41.23″，北緯28°18′51.52″。孫水關(guān)水文站下游集水面積1611km2，流域內(nèi)河長(zhǎng)92km，離河口2.35km，離安寧河河口246km，為孫水河出口控制站。

圖1 孫水河流域示意

孫水關(guān)水文站多年平均徑流深697mm。其中，6～10月五個(gè)月徑流深占全年的79.43%，11月至次年5月七個(gè)月徑流深占全年的20.57%。孫水關(guān)水文站多年平均降水量1032mm。其中，5～10月六個(gè)月降水量占全年93.61%，11月至次年4月六個(gè)月降水量占全年6.39%。孫水關(guān)水文站多年平均水面蒸發(fā)量1182mm。其中，5～10月六個(gè)月水面蒸發(fā)量占全年的50.9%，11月至次年4月六個(gè)月水面蒸發(fā)量占全年的49.1%，是同期降水量的8.8倍。

3 旱澇指標(biāo)等級(jí)分析

3.1 用降水距平百分率分析旱澇等級(jí)

降水距平百分率反映了某時(shí)段內(nèi)降水量相對(duì)于同期平均狀態(tài)的偏離程度。該指標(biāo)計(jì)算見(jiàn)公式(1)，其等級(jí)劃分見(jiàn)表1。

(1)

式中：γ—某年某時(shí)段的降水量，mm；

表1 降水量距平百分率的等級(jí)劃分(國(guó)家氣候中心，1997)

孫水河流域降水量距平百分率的具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

3.2 用Z指標(biāo)分析旱澇等級(jí)

Z指標(biāo)是使用最廣泛的指標(biāo)之一。計(jì)算Z指標(biāo)，是在假定某時(shí)段降水量服從Person-Ⅲ型分布，通過(guò)對(duì)降水量進(jìn)行正態(tài)化處理后，則可將其概率密度函數(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)換運(yùn)算，得到公式(2)。用Z指標(biāo)劃分的旱澇等級(jí)見(jiàn)表2。

(2)

式中：Cs—偏態(tài)系數(shù)；

φi—標(biāo)準(zhǔn)變量。

Cs、φi均可由降水量資料序列計(jì)算求得，即：

(3)

(4)

(5)

(6)

表2以Z值為標(biāo)準(zhǔn)的旱澇等級(jí)劃分(陳莉，1998)

等級(jí)等級(jí)編號(hào)Z值范圍旱澇等級(jí)13Z>1 645重澇221 037

孫水河流域Z指標(biāo)的具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

3.3 用河道來(lái)水(徑流深)距平百分率分析旱澇等級(jí)

河道來(lái)水距平百分率指河道來(lái)水距平值與多年同期平均值的百分比值，計(jì)算公式見(jiàn)式(7)。用徑流深距平百分率劃分的豐枯等級(jí)見(jiàn)表3。

(7)

式中：Rw—當(dāng)前江河徑流深，mm；

Ro—多年同期平均徑流深，mm。

河流供水往往是一個(gè)地區(qū)除了降水外另一個(gè)自然供水的主要來(lái)源，因此Ir是反映一個(gè)地區(qū)地表水的豐枯程度的重要指標(biāo)。

表3 徑流深距平百分率的等級(jí)劃分

孫水河流域徑流深距平百分率的具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 降水距平分析、Z指標(biāo)分析、徑流深距平分析匯總

3.4 三種旱澇指標(biāo)的對(duì)比分析

圖2 三種指標(biāo)的旱澇等級(jí)

從表4、圖2可以看出，三種旱澇指標(biāo)所得到的旱澇等級(jí)變化趨勢(shì)基本相同，而敏感性不同。降水距平百分率方法簡(jiǎn)單，比較直觀(guān)；Z指標(biāo)比降水距平百分率響應(yīng)快；而河道來(lái)水距平百分率方法雖然等級(jí)劃分只有五級(jí)，但除了具有以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)外，其響應(yīng)比Z指標(biāo)敏感，尤其在偏旱(偏枯年)、重旱(枯水年)等級(jí)劃分方面明顯比Z指標(biāo)敏感，同時(shí)還可以表現(xiàn)出豐水周期和枯水周期。特別是2012年降水距平百分率、Z指標(biāo)旱澇等級(jí)都為正常，而徑流深距平百分率旱澇等級(jí)卻為偏豐年。事實(shí)上2012年8月31日孫水河流域喜德水位站發(fā)生了建站以來(lái)最大洪水，水位達(dá)99.66m，重現(xiàn)期300年以上；孫水關(guān)水文站同日也發(fā)生了建站以來(lái)最大洪水，洪峰流量達(dá)2400m3/s，重現(xiàn)期200年以上。

從表4及圖2可以看出，豐枯變化具有明顯的階段性特征，年豐枯序列大致可劃分為4個(gè)以豐為主的階段和4個(gè)以枯為主的階段。1953年～1960年共8年為豐水期，1961年～1967年共7年為枯水期，1968年～1974年共7年為豐水期，1975年～1982年共8年為枯水期，1983年～1991年共9年為豐水期，1992年～1997年共6年為枯水期，1998年～2004年共7年為豐水期，2005年～2011年共7年為枯水期。2012年進(jìn)入豐水期。豐枯大致以7年為轉(zhuǎn)換周期。大多枯水期中有偏豐年，豐水期中有偏枯年。1953年～1960年8年中有5年偏豐年，1年豐水年，2年正常年；1998年～2004年7年中有4年偏豐年，1年豐水年，2年正常年，明顯偏澇。而1992年～1997年連續(xù)6年為偏枯年，明顯偏旱。60年間有幾次旱澇急轉(zhuǎn)或澇旱急轉(zhuǎn)，或交替轉(zhuǎn)換。1967年、1968年、1969年偏枯年急轉(zhuǎn)豐水年再急轉(zhuǎn)偏枯年；1974年、1975年豐水年急轉(zhuǎn)枯水年；1997年、1998年偏枯年急轉(zhuǎn)豐水年；2011年、2012年枯水年急轉(zhuǎn)偏豐年。

4 小結(jié)

4.1 通過(guò)對(duì)孫水河流域旱澇特征分析，得出該區(qū)域豐枯轉(zhuǎn)換周期大約為7年，14年一個(gè)輪回。大多枯水期中有偏豐年，豐水期中有偏枯年。

4.2 綜合分析得出如下結(jié)論。孫水河流域2012年～2018年為豐水期，2019年～2026年為枯水期。

〔1〕王殿武,遲道才,梁鳳國(guó),江行久.區(qū)域旱澇特征分析及災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)研究[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2011.

〔2〕包為民主編.水文預(yù)報(bào)[M],第4版.北京:中國(guó)水利水電出版社,2009.