三峽工程蓄水前后金沙江流域降水徑流響應(yīng)關(guān)系對比分析

陳吉琴，香天元

（1．長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2．長江水利委員會水文局，湖北 武漢 430010）

三峽工程蓄水前后金沙江流域降水徑流響應(yīng)關(guān)系對比分析

陳吉琴1，香天元2

（1．長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430212；2．長江水利委員會水文局，湖北 武漢 430010）

以三峽工程蓄水運行的2003年為分界點，利用金沙江流域1956～2014年共計59年降水、徑流資料，定量分析了三峽水庫蓄水前后金沙江流域降水徑流的變化趨勢。根據(jù)金沙江流域在三峽工程蓄水后的降水資料插補出徑流，并與實測徑流比較，定量分析了在氣候條件不變的情況下下墊面條件改變對徑流的影響。

金沙江流域；三峽工程；降水；徑流；趨勢分析

0 引言

長江中游三峽水庫投入使用后，其上游的入庫徑流量有較大幅度的減少。這是由長江上游降水量減少引起的，還是由用水量、耗水量增多，或者是下墊面條件發(fā)生了改變引起的？這個問題引起了水文工作者的關(guān)注，許多學(xué)者進行了大量的研究。李林等指出，近40年以來，長江上游徑流量呈減少趨勢，其中以秋季徑流量減少最為明顯［1］。孫甲嵐等認(rèn)為，長江上游平均氣溫有上升趨勢，年降水量有減少趨勢，宜昌站徑流總量有減少趨勢［2］。

金沙江是長江上游來水來沙量最大的河流，流域面積為47．4萬km2，占長江流域總面積的27．8%，對于三峽入庫水沙量有著舉足輕重的影響［3］。金沙江流域基本上屬高原氣候區(qū)，海拔高度相差大于4000m。金沙江上游地區(qū)約7萬km2年降水量小于400mm，屬半干旱地區(qū)；其余大部分地區(qū)的年降水量為800～1600mm，屬濕潤地區(qū)；還有一小部分地區(qū)的年降水量為400～800mm， 屬半濕潤地區(qū)［4］。由于金沙江流域的地理位置特殊，所以研究金沙江流域的降雨徑流變化有著重要的意義。

為了探討三峽工程蓄水前后對金沙江流域徑流過程的影響，應(yīng)用該流域1956～2014年實測59年降水、徑流資料，以三峽工程蓄水運行的2003年為分界點，建立金沙江流域的降水徑流響應(yīng)關(guān)系，分別分析了金沙江流域降水、徑流的變化規(guī)律。根據(jù)分界點后的金沙江流域?qū)崪y降水資料，插補變化后的徑流，并與實測徑流資料相比較，定量分析在氣候條件保持不變的條件下，因下墊面變化而導(dǎo)致的徑流改變的程度，進而掌握徑流序列的演變規(guī)律，為《長江上游控制性水庫優(yōu)化調(diào)度方案》編制提供科學(xué)依據(jù)，對后續(xù)徑流預(yù)報模型的選用、水資源合理配置提供技術(shù)支撐。

1 資料來源及處理

1．1 資料收集

所用的原始資料為長江水文水資源分析研究中心提供的長江上游金沙江流域1956～2014年的年降水和地表水資源量系列資料。其中，1956～2002年資料為水資源調(diào)查結(jié)果，2003～2014年資料為水資源公報的結(jié)果。另外，根據(jù)長江水文水資源分析研究中心的報告，金沙江流域面積為47.4萬km2。其中，石鼓以上流域面積為215116．3km2，石鼓以下流域面積為258857．7km2。

1．2 資料的處理

將收集到的各區(qū)地表水資源量作為各區(qū)的徑流量。用徑流量資料除以流域面積，就得到了徑流深的系列，用徑流深系列除以降水量系列，就得到了徑流系數(shù)系列［5］。

2 結(jié)果分析

2．1 降水徑流及徑流系數(shù)對比分析

三峽工程蓄水前后，金沙江流域水文要素變化如表1所示。從表1可以看出，三峽工程蓄水后，金沙江流域的平均降水量比蓄水前的平均降水量減少了22．43mm，減少幅度為3．13%；平均徑流深比蓄水前減少了24．07mm，減少幅度為7．27%；地表水資源量比蓄水前減少了114．09億 m3，減少幅度為7．27%。這說明，2003年三峽工程蓄水之后，長江上游徑流偏枯主要是由于流域內(nèi)降水量下降引起的。另外，也與流域內(nèi)人類活動，如修建水庫，植樹造林，用水量增加等有一定關(guān)系。

表1 三峽工程蓄水前后金沙江流域水文要素變化Tab.1 Hydrologic element changes of Jinshajiang basin before and after impoundment of TGP

2．2 雙累積曲線分析

金沙江流域降水徑流雙累積曲線如圖1所示。從圖1可看出，雙累積曲線在1956～2002年間斜率為0．4597，2002～2014年 間 斜 率 為0．4393， 減 少0．0564，減少幅度為11%。這說明，三峽工程蓄水前后，金沙江流域降水徑流關(guān)系有明顯變化。

圖1 金沙江流域降水徑流雙累積曲線圖Fig.1 Double-mass curve of Jinshajiang basin rainfall

2．3 降水徑流相關(guān)圖分析

在三峽工程蓄水前后，金沙江流域?qū)崪y徑流量明顯減少。為進一步揭示不同環(huán)境要素變化對徑流的影響，以2003年為分界年份，繪制了該區(qū)在不同時期內(nèi)的降水徑流關(guān)系，如圖2所示。

圖2 三峽工程蓄水前后金沙江流域年降水徑流關(guān)系Fig.2 Relationship of Jinshajiang basin annual rainfall and runoff before and after impoundment of TGP

由圖2可以看出，（1）金沙江流域年降水量的最大值發(fā)生在三峽工程蓄水之前，小水集中在三峽工程蓄水之后。這說明，后期徑流量偏低主要是因為降水偏少。（2）金沙江流域降水與徑流相關(guān)圖在1956～2002年的斜率為0.8318，2002～2014年的斜率為0.7194，減少0.1124，減少幅度為13.5%。這說明，年降水與徑流關(guān)系有明顯改變。綜上所述，長江上游三峽工程蓄水之后，金沙江流域徑流偏枯主要是由流域內(nèi)降水量下降引起的。另外，流域或區(qū)域經(jīng)濟社會快速發(fā)展、水利工程的興建、地下水的開發(fā)、礦山開采、坡地治理、河道采沙等人類活動導(dǎo)致下墊面條件不斷改變，也使流域降水徑流等關(guān)系發(fā)生了明顯改變。

2．4 插補前后的徑流比較

從圖2中可以看出，1956～2002年間，金沙江流域降水徑流擬合線性為 y＝0．8318x－264．59，2003～2014年間，降水徑流擬合線性為 y＝0．7194x－192．08。用蓄水前的線性公式插補蓄水后的徑流，結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，三峽工程蓄水后 （2003～2014）的實測平均徑流為306．98mm，插補后的平均徑流為312．41mm，蓄水后徑流減少5．43mm，減少幅度為1．77%。這說明，在氣候條件保持不變的情況下，因下墊面變化而導(dǎo)致的流域徑流有所減少，但減少幅度不大。

3 結(jié)語

三峽工程蓄水后，金沙江流域的降水、徑流深、徑流系數(shù)都有所減少，降水徑流關(guān)系有較為明顯的變化。蓄水后的實測平均徑流比插補后的徑流減少了5．43mm，減少幅度為1．77%。金沙江流域的徑流情勢在三峽工程蓄水前后有了較大變化，其主要原因是：（1）近幾十年以來，整個金沙江流域的降水量偏少，且降水分布不均勻。（2）由于流域經(jīng)濟社會的發(fā)展，用水量逐年增多。（3）由于一些大型水利水電工程的建設(shè)，水庫蓄水量增大、滲漏損失增多。

表2 金沙江流域三峽工程蓄水前后插補徑流變化Tab.2 Runoff replenishment changes before and after of Jinshajiang basin impoundment of TGP

［1］ 李林，王振宇．長江上游徑流量變化及其與影響因子關(guān)系分析［J］．自然資源學(xué)報，2004，19（6）：694－700．

［2］ 孫甲嵐，雷曉輝．長江流域上游氣溫、降水及徑流變化趨勢分析［J］．水電能源科學(xué)，2012，30（5）：1－4．

［3］ 陳松生，張歐陽．金沙江流域不同區(qū)域水沙變化特征及原因分析［J］．水科學(xué)進展，2008，19（4）：475－476．

［4］ 徐長江，范可旭．金沙江流域徑流特征及變化趨勢分析［J］．人民長江，2010，41（7）：10－11．

［5］ 陳吉琴，宋萌勃．嘉陵江流域北碚站徑流變化趨勢分析［J］．黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，26（4）：18－20．

Comparison and Analysis on Jinshajiang Basin Rainfall－runoff Relationship before and after Impoundment of TGP （Three Gorges Project）

Chen Jiqin1，Xiang Tianyuan2
（1．Changjiang Institute of Technology， Wuhan430212， Hubei， China；2．Hydrographic Office of Changjiang Water Resources Commission， Wuhan430010， Hubei， China）

Making2003as cut－off point， based on annual rainfall and runoff material of Jinshajiang basin from1956～2014， the trend change of rainfall－runoff before and after impoundment of TGP are quantitatively analyzed．Runoff replenished by rain of after the impoundment of TGP and compared with the measured runoff，it quantitatively analyzed the influence of surface condition change to runoff with the invariant climate condition．

Jinshajiang basin； TGP （Three Gorges Project）； rainfall；runoff； trend analysis

TV121.1

A

10．13681／j．cnki．cn41－1282／tv．2017．04．001

2017-07-11

陳吉琴（1982－），女，山西運城人，副教授，碩士，從事高校水文專業(yè)教學(xué)與研究工作，研究方向為水文物理規(guī)律。

[責(zé)任編輯 楊明慶]