新興江流域水文特性分析

李 輝

(廣東省水文局肇慶水文分局， 廣東 肇慶 526060)

1 流域概況

1.1 地理位置

新興江流域位于廣東省中部偏西，毗鄰珠三角，東經(jīng)111°48′～112°42′，北緯22°18′～23°06′，流域面積2 355 km2，地跨云浮、肇慶兩市。地處北回歸線(xiàn)南側(cè)，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，熱量豐富，光照充足，雨量充沛、霜期短?？拷虾＃饔驏|南分水嶺均有缺口，故常受臺(tái)風(fēng)影響。流域南部為天露山主峰及其支脈所貫穿，西面由大云霧山和大帽山將其與羅定江流域隔開(kāi)，東面有老香山與尖峰山，中部為丘陵和一些沖積小平原，地形以山地、丘陵為主。

1.2 流域水系

新興江是西江下游右岸一級(jí)支流，南與漠陽(yáng)江流域相接，北至西江干流，發(fā)源于新興縣境內(nèi)的天露山脈和陽(yáng)春市境內(nèi)的竹山頂(古稱(chēng)錦山)，由南向西北流經(jīng)云浮市、肇慶市注入西江。新興江總長(zhǎng)為145 km，流域總集雨面積為2 355 km2，平均坡降為0.98‰。其中云浮市境內(nèi)面積為2 289.5 km2，占總面積的97.2%，境內(nèi)河長(zhǎng)為140 km。其主流上游段稱(chēng)為簕竹河，主要支流有迴龍河及大南河。大南河由船崗河、集成河兩條支流和其他小河組成，主流上游段稱(chēng)為共成河[1]。

1.3 水文站網(wǎng)

新興江流域現(xiàn)有水文(位)站共7個(gè)，其中腰古水文站設(shè)于新興江下游，建于1958年6月，是新興江的控制站，結(jié)合流域整治及水情需要而設(shè)，為二類(lèi)精度站，屬于國(guó)家基本水文站，主要測(cè)驗(yàn)任務(wù)有水位、流量、降水量、蒸發(fā)量等。腰古水文站斷面以上集水面積為1 776 km2，多年平均徑流量為16.34億m3，干流長(zhǎng)88.2 km，至河口距離35 km。其他為中小河流水文(位)站點(diǎn)，設(shè)站年份為2011—2013年。流域各水文(位)站點(diǎn)情況見(jiàn)表1所示。

表1 新興江流域水文(位)站點(diǎn)情況

新興江流域共設(shè)有配套雨量站22個(gè)，站網(wǎng)密度為107 km2/站。其中裡洞、天堂、清洞、共成、樟田、稔村、新興、南盛、腰古9個(gè)雨量站設(shè)站年份較早，為1958年前后，剩下均為近年新設(shè)。新興江流域示意見(jiàn)圖1。

圖1 新興江流域示意

2 降水

2.1 空間分布

新興江流域降水量充沛，暴雨強(qiáng)度大。受地理位置、地形和氣候條件的影響，新興江流域降水量空間分布不均，受臺(tái)風(fēng)的影響較大。流域降水量自上游到下游依次遞減，暴雨高值區(qū)在流域上游的天露山脈附近。根據(jù)流域各雨量站點(diǎn)多年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，流域多年平均降水量約為1 700 mm；流域上游多年平均降水量約為1 800 mm，流域中下游多年平均降水量約為1 650 mm。

2.2 年內(nèi)分配

新興江流域的降水量年內(nèi)分配極為不均，多集中在汛期4—10月，約占全年降雨量的80%～90%。形成流域暴雨的天氣系統(tǒng)主要為鋒面雨和熱帶氣旋，4—6月的降水主要是鋒面雨，7—9月主要是熱帶氣旋雨，暴雨多發(fā)生于6—8月。根據(jù)流域各雨量站點(diǎn)多年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，年內(nèi)分配以5—8月最多，約占全年降水量的60%；以12月最少，約只占全年降水量的1.86%。新興江流域多年平均降水量年內(nèi)分配見(jiàn)表2。

表2 新興江流域多年平均降水量年內(nèi)分配

2.3 年際變化

降水量年際變化包括年際間的變化幅度和多年變化過(guò)程。年際變幅通常用年降水變差系數(shù)Cv和最大年與最小年降水量比值來(lái)表示[2]。根據(jù)流域內(nèi)9個(gè)代表雨量站點(diǎn)1966—2017年52 a的實(shí)測(cè)降水資料統(tǒng)計(jì)，新興江流域各年平均降水量的變差系數(shù)Cv=0.16，各雨量站的變差系數(shù)Cv為0.17～0.2，最大年降水量和最小年降水量的比值變化1.94～3.38，年變幅也較小。由此可見(jiàn)新興江流域降水量年際變化較穩(wěn)定。

新興江流域各站點(diǎn)及流域年平均降水量的變差系數(shù)Cv、極差、極值倍比見(jiàn)表3。

表3 新興江流域各站點(diǎn)及流域年平均降水量

3 蒸發(fā)

對(duì)新興江流域代表站腰古站的水面蒸發(fā)資料進(jìn)行分析，流域多年平均蒸發(fā)量為945.6 mm，水面蒸發(fā)主要集中在6—10月，占全年的54.31%。連續(xù)最大3個(gè)月水面蒸發(fā)量出現(xiàn)于7—9月，占全年的34.22%；連續(xù)最小3個(gè)月水面蒸發(fā)出現(xiàn)于1—3月，占全年的15.51%。最大月蒸發(fā)出現(xiàn)于7月，占全年的11.87%；最小月蒸發(fā)出現(xiàn)在2月，占全年的4.55%。多年平均蒸發(fā)量年內(nèi)分配見(jiàn)表4。

表4 新興江流域多年平均蒸發(fā)量年內(nèi)分配

4 徑流

新興江流域徑流主要來(lái)源于降水補(bǔ)給，有明顯的季節(jié)性，其洪水均為暴雨形成，年最大洪水的季節(jié)分布與流域暴雨的季節(jié)分布基本一致，因此，流域徑流的變化與降水存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即降水的時(shí)空分布決定了徑流在空間、年內(nèi)和年際分配的特征。新興江流域多年平均徑流量為21.67億m3，變差系數(shù)Cv=0.30，年變幅也較小。多年平均徑流深920 mm。多年平均徑流量年內(nèi)分配見(jiàn)表5。

表5 新興江流域多年平均徑流量年內(nèi)分配

5 暴雨洪水分析

5.1 暴雨成因及特點(diǎn)

新興江流域形成的暴雨主要分為鋒面雨和臺(tái)風(fēng)雨。暴雨中心一般分布于流域南面天露山脈的迎風(fēng)坡及地形變換顯著之處。臺(tái)風(fēng)雨主要是由直接登陸廣東省的臺(tái)風(fēng)引起的，由于登陸廣東省的臺(tái)風(fēng)路徑季節(jié)性變化與大氣環(huán)流的季節(jié)性調(diào)整有關(guān)，特別是與太平洋副熱帶高壓位置的季節(jié)性移動(dòng)密切相關(guān)，主要有3條路徑登陸廣東省[3]，這3條路徑對(duì)新興江的流域暴雨有不同的影響。

1) 西北偏西路徑(西行型)。這條路徑登陸的臺(tái)風(fēng)主要來(lái)自西北太平洋。臺(tái)風(fēng)生成后向西北偏西方向移動(dòng)，經(jīng)巴士海峽、呂宋島進(jìn)入南海后繼續(xù)西行，多在粵西沿海登陸，對(duì)新興江影響較大，進(jìn)入廣西后減弱消失。比如，1989年臺(tái)風(fēng)“布倫達(dá)”影響，新興江上游裡洞站錄得最大24 h降雨量281.6 mm，造成腰古站洪峰水位16.83 m。

2) 西北轉(zhuǎn)東北路徑(轉(zhuǎn)折型)。這條路徑登陸的臺(tái)風(fēng)主要也來(lái)自西北太平洋。臺(tái)風(fēng)生成后向西北偏西方向移動(dòng)，經(jīng)巴士海峽、呂宋島進(jìn)入南海后，由于“副高”位置東撤或冷空氣及其它天氣系統(tǒng)的影響，路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)，呈拋物線(xiàn)型轉(zhuǎn)向東北方向移動(dòng)，多在珠江三角洲或粵東沿海登陸。比如1995年臺(tái)風(fēng)“海倫”，生成于太平洋海域，在茂名沿海登陸，在其影響下裡洞站錄得最大24 h降雨量219.4 mm，造成腰古站洪峰水位16.31 m。

在珠江三角洲登陸的臺(tái)風(fēng)對(duì)新興江流流域影響顯著，若在粵東登陸一般對(duì)新興江流域影響較小，但也有特殊情況，如2010年11號(hào)臺(tái)風(fēng)“凡亞比”，在粵東登陸后往西南方向移動(dòng)，導(dǎo)致新興江腰古站出現(xiàn)約五年一遇洪水過(guò)程。

3) 北上路徑(北上型)。這類(lèi)登陸臺(tái)風(fēng)源地主要是南海中、北部海面。臺(tái)風(fēng)生成后依靠臺(tái)風(fēng)內(nèi)力和副高西緣偏北氣流引導(dǎo)，使其向北移動(dòng)，多登陸粵西沿海。這條路徑對(duì)新興江流域影響也較為顯著，比如2006年第5號(hào)臺(tái)風(fēng)“派比安”影響，新興江上游裡洞鎮(zhèn)錄得最大24 h降雨量303 mm；2009年第7號(hào)臺(tái)風(fēng)“天鵝”、第15號(hào)臺(tái)風(fēng)“巨爵”；2010年第3號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都”等。

新興江流域代表站點(diǎn)歷年實(shí)測(cè)最大暴雨統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表6(截止到2018年)[1]。

表6 新興江流域代表站點(diǎn)歷年實(shí)測(cè)最大暴雨 mm

5.2 洪水特性分析

新興江流域洪水的成因以臺(tái)風(fēng)引起的強(qiáng)降雨為主，洪水的規(guī)模取決于暴雨的強(qiáng)度、時(shí)空分布以及前期影響雨量，其歷史調(diào)查洪水及實(shí)測(cè)大洪水多為臺(tái)風(fēng)暴雨所形成。流域內(nèi)共有五宗中型水庫(kù)，分別為流域上游的北峰山、合河、共成、朝陽(yáng)水庫(kù)，下游的楊梅水庫(kù)，能在大洪水中能起一定的調(diào)節(jié)作用。

洪水一般出現(xiàn)在汛期，年最大洪峰出現(xiàn)時(shí)間主要集中在6—9月，從1958—2018年，出現(xiàn)在這4個(gè)月的歷年累計(jì)次數(shù)為44次，占比達(dá)73%。年最大洪峰在非汛期出現(xiàn)的次數(shù)非常少，歷年累計(jì)次數(shù)僅為3次，僅占總數(shù)的5%。一般年份有2～3場(chǎng)中等以上洪水出現(xiàn)，干流洪水歷時(shí)約3～5 d，洪水規(guī)模相對(duì)較小，特點(diǎn)是來(lái)勢(shì)猛、暴漲暴落、持續(xù)時(shí)間較短。較典型的洪水過(guò)程有2018年6月發(fā)生的流域性暴雨洪水，各站點(diǎn)洪水水位過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)圖2所示。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析新興江流域的降水、蒸發(fā)、徑流、洪水等水文特性，掌握其年內(nèi)變化分布規(guī)律，對(duì)水資源科學(xué)分配、管理和利用等均有積極意義，為合理開(kāi)發(fā)利用新興江流域水資源，做好新興江流域水土保持、環(huán)境治理、山洪災(zāi)害防治等方面的工作提供基本水文依據(jù)，為本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供幫助。

圖2 新興江流域典型洪水各站水位過(guò)程線(xiàn)示意