近60 a來丹江口水庫控制流域降水量及降水徑流關(guān)系變化分析

盧明龍，丁志宏，孫子淇

（1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038；2.天津市中水科技咨詢有限責(zé)任公司，天津 300170）

近60 a來丹江口水庫控制流域降水量及降水徑流關(guān)系變化分析

盧明龍1，丁志宏2，孫子淇1

（1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京 100038；2.天津市中水科技咨詢有限責(zé)任公司，天津 300170）

以丹江口水庫控制流域的8個氣象站點歷年逐月降水量以及相應(yīng)的入庫流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了近60 a來丹江口水庫控制流域降水量的年內(nèi)分布特征以及年降水量的變化趨勢，探討了流域降水徑流關(guān)系的演化特征。結(jié)果表明：丹江口水庫控制流域降水量主要集中在6—9月，占全年降水量的60%以上；各站年降水量的增加或減少趨勢均不顯著；流域降水徑流關(guān)系沒有發(fā)生顯著變化，這對于南水北調(diào)中線工程的安全高效運行和海河流域水資源安全保障工作是有利的。

丹江口水庫；南水北調(diào)中線工程；降水量；降水徑流關(guān)系；海河流域

丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程的水源區(qū)調(diào)蓄水庫，匯入丹江口水庫的兩大支流分別為漢江和丹江，河流的補給來源是大氣降水。分析和評價丹江口水庫控制流域近60 a來降水量的變化特性以及流域降水徑流關(guān)系的演化特征對于南水北調(diào)中線工程水源區(qū)的水資源情勢評價、南水北調(diào)中線工程的正常運行、海河流域水資源安全保障均具有重要參考價值。

1 降水量變化特性

筆者以丹江口水庫控制流域內(nèi)的的漢中、佛坪、石泉、安康、鎮(zhèn)安、鄖縣、商縣、西峽8個氣象站1956—2015年的歷年逐月降水量為代表，分析近60 a來丹江口水庫控制流域的降水量變化特性。

1.1 年內(nèi)及年際分配

各個氣象站點多年平均降水量的年內(nèi)分配情況，見表1。

由表1可知，就降水量的多年平均情況而言，有以下特點：①6—9月降水量最多，其間降水量占全年降水量的比重漢中為63.2%、佛坪為66.2%、石泉為63.3%、安康為61.8%、鎮(zhèn)安為61.7%、鄖縣為56.3%、商縣為61.1%、西峽為62.6%、流域平均為62.0%；②2—5月降水量次多，其間降水量占全年降水量的比重漢中為22.4%、佛坪為20.9%、石泉為22.1%、安康為23.8%、鎮(zhèn)安為23.1%、鄖縣為27.3%、商縣為23.7%、西峽為23.2%、流域平均為23.3%；③10—1月降水量最少，其間降水量占全年降水量的比重漢中為14.4%、佛坪為12.9%、石泉為14.3%、安康為14.3%、鎮(zhèn)安為15.0%、鄖縣為16.4%、商縣為15.4%、西峽為14.2%、流域平均為14.7%。

各氣象站點年降水量序列的分布特征，見表2。

由表2可知，就降水量年際分布特征而言，有以下特點：①就多年平均降水量而言，佛坪最大，為923.1 mm；石泉次之，為883.9 mm；漢中和西峽居中，分別為865.2和852.6 mm；鎮(zhèn)安次小，為779.0 mm；商縣最小，為701.7 mm；安康和鄖縣相差不大，分別為813.8和815.9mm。②就降水極值及其出現(xiàn)年份而言，漢中和佛坪具有較強的一致性，其最大值同時出現(xiàn)在1983年，最小值則分別出現(xiàn)在1997和1995年，極值比分別為2.8和2.3；石泉和鎮(zhèn)安也具有較強的一致性，其最大值均出現(xiàn)在1983年，最小值則分別出現(xiàn)在1966和1968年；鎮(zhèn)安的降水量極值比最大、為3.9，佛坪和安康的降水量極值比最小、均為2.3。

1.2 降水量年際變化趨勢

筆者采用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗方法[1]對丹江口水庫控制流域各站的年降水量變化的趨勢性進行檢驗，結(jié)果見表3。

表1 各氣象站多年平均降水量年內(nèi)分配

表2 各氣象站降水量年際分布特征

表3 各氣象站年降水量變化趨勢（α=0.1）

從表3可知，丹江口水庫控制流域各氣象站的年降水量的變化趨勢中，除了石泉和安康兩站點呈不顯著的增加趨勢外，其余各站和流域平均年降水量均呈不顯著的下降趨勢。

2 降水徑流關(guān)系變化特性

雙累積曲線法常用來檢驗兩個相關(guān)變量之間關(guān)系的一致性及其變化特征，降水量與徑流量的雙累積曲線斜率的變化反映了單位降水量所產(chǎn)生的徑流量的變化，可以用來識別人類活動對徑流量形成的影響[2]。筆者采用雙累積曲線法來分析丹江口水庫控制流域降水徑流關(guān)系的變化特性，其中入庫月徑流量采用文獻(xiàn)[3]中的1960—2012年的時段月平均入庫流量，降水量采用同期的流域各氣象站月降水量的算數(shù)平均值。各時段的降水徑流雙累積曲線，如圖1—7所示。

圖1 丹江口水庫控制流域1960—2012年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖2 丹江口水庫控制流域1960—1969年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖3 丹江口水庫控制流域1970—1979年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖4 丹江口水庫控制流域1980—1989年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖5 丹江口水庫控制流域1990—1999年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖6 丹江口水庫控制流域2000—2009年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

圖7 丹江口水庫控制流域2010—2012年的月均降水量與月均流量雙累積曲線

從圖1—7可知，就降水徑流關(guān)系而言，有以下特點：①丹江口水庫控制流域的降水徑流關(guān)系在近60 a來沒有發(fā)生明顯變化，無明顯拐點，其總體擬合直線的斜率為17.26；②丹江口水庫控制流域的降水徑流關(guān)系在不同時段之間略有變化，就擬合直線的斜率而言，其中大于總體擬合直線斜率的時段有1960—1969、1980—1989年，小于總體擬合直線斜率的時段有 1970—1979、1990—1999、2000—2009、2010—2012年，說明丹江口水庫控制流域的單位降水量的產(chǎn)流量在20世紀(jì)60和80年代稍大，而在20世紀(jì)70、90年代和21世紀(jì)以來至今稍小，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與不同時段的降水強度變化有關(guān)。

3 結(jié)語

筆者以丹江口水庫控制流域內(nèi)的8個氣象站點的歷年逐月降水量及相應(yīng)入庫流量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用統(tǒng)計方法分析了近60 a來丹江口水庫控制流域降水量的年內(nèi)分布與年際變化的趨勢特性，丹江口水庫控制流域的年降水量基本呈不顯著的下降趨勢且降水徑流關(guān)系沒有發(fā)生顯著變化。丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程的水源地，其控制流域的年降水量和降水徑流關(guān)系的基本穩(wěn)定對于南水北調(diào)中線工程的安全高效運行和海河流域水資源安全具有良好的保障作用。

[1]柴元方，李義天，許煒陽，等.螺山站水位變化特征及其影響因素貢獻(xiàn)率分析[J].水電能源科學(xué)，2017，35（7）：43-46，29.

[2]穆興民，張秀勤，高鵬，等.雙累積曲線方法理論及在水文氣象領(lǐng)域應(yīng)用中應(yīng)注意的問題[J].水文，2010，30（4）：47-51.

[3]王若晨.丹江口水庫入出庫徑流多時間尺度變化特征分析[J].人民長江，2016，47（22）：47-50.

TV125

A

1004-7328（2017）05-0001-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.05.001

2017—05—21

水利部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目（201101016）

盧明龍（1985—），男，碩士，工程師，主要從事南水北調(diào)中線工程運行調(diào)度管理工作。