金沙江中游梯級(jí)電站區(qū)間氣候及暴雨特性分析

沈滸英 孫嘉翔 王樂 張瀟

摘要：金沙江中游梯級(jí)電站的投入運(yùn)行改變了中游河道天然狀態(tài)，導(dǎo)致洪水形成及傳播規(guī)律發(fā)生變化，需要開展區(qū)間暴雨洪水變化規(guī)律的研究，掌握區(qū)間來水特性和分布規(guī)律。通過1961 ～2017年期間金沙江中游7個(gè)氣象站的逐日降雨資料，分析了金沙江中游梯級(jí)電站區(qū)間氣候及暴雨特性，總結(jié)歸納了金沙江中游致洪暴雨天氣系統(tǒng)，區(qū)間分期降水規(guī)律（暴雨中心、暴雨類型等）。掌握金沙江中游梯級(jí)電站區(qū)間降水分布規(guī)律和來水特性，可為發(fā)揮梯級(jí)電站的綜合作用、更全面地提高流域水資源利用效率提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：氣候特征;暴雨特性;分期降水;金沙江中游;梯級(jí)電站區(qū)間

中圖法分類號(hào)：P426.62 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.12.004

文章編號(hào)：1006 - 0081（2021）12 - 0027 - 04

0 引 言

金沙江干流具有徑流豐沛且穩(wěn)定、河道落差大、水能資源豐富、開發(fā)條件較好等特點(diǎn)，是全國最大的水電能源基地。金沙江通常分為上、中、下游3個(gè)河段。金沙江在云南石鼓以上稱金沙江上游，石鼓至四川攀枝花為金沙江中游，攀枝花以下至宜賓為金沙江下游。

金沙江中游河段河道狹窄，水流湍急，水電開發(fā)條件優(yōu)越。金沙江中游6座梯級(jí)電站，梨園、阿海、金安橋、龍開口、魯?shù)乩?、觀音巖水電站自2010～2016年相繼建成投入運(yùn)行。金沙江中游梯級(jí)電站（簡稱“金中梯級(jí)電站”）的運(yùn)行改變了河道天然狀態(tài)，導(dǎo)致洪水形成及傳播規(guī)律發(fā)生變化，迫切需要開展區(qū)間暴雨洪水變化規(guī)律的研究。本文開展金中梯級(jí)電站區(qū)間氣候規(guī)律和暴雨特性研究分析，包括分期降水變化規(guī)律，暴雨類型等，以加深對(duì)該區(qū)間氣候及暴雨特性的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而掌握區(qū)間來水特性和分布規(guī)律。研究成果可為發(fā)揮金中梯級(jí)電站的綜合作用、更全面地提高流域水資源利用效率提供技術(shù)支撐。

1 金沙江中游氣候概況

本文選用1961～2017年間金沙江中游石鼓-攀枝花區(qū)間的香格里拉、稻城、麗江、鶴慶、賓川、永勝、華坪7個(gè)氣象站逐日降雨資料統(tǒng)計(jì)并分析其氣候和暴雨特性。

1.1 分區(qū)和降雨等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

金中梯級(jí)電站區(qū)間雨量站分布情況：①石鼓-梨園，區(qū)間有香格里拉雨量站，位于區(qū)間左岸支流。②梨園-阿海，區(qū)間有稻城雨量站，也位于區(qū)間左岸支流。③阿海-金安橋，區(qū)間無雨量站，借用右岸麗江雨量站。④金安橋-龍開口，區(qū)間無雨量站，借用右岸鶴慶雨量站。⑤龍開口-魯?shù)乩?，區(qū)間有麗江、鶴慶、賓川3個(gè)雨量站，均位于區(qū)間右岸支流。⑥魯?shù)乩?觀音巖，區(qū)間有永勝雨量站，位于區(qū)間左岸支流。⑦觀音巖-攀枝花，區(qū)間有位于左岸支流的華坪雨量站。雨量站降水強(qiáng)度等級(jí)按照國家氣象局頒布的降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[1]進(jìn)行劃分，見表1。

1.2 降雨氣候特性

金中梯級(jí)電站區(qū)間汛期5～10月受西南季風(fēng)和東南季風(fēng)的影響[2-3]，降水豐沛，多年平均年降水量約825 mm。金沙江中游降水呈現(xiàn)南北少、中間多的空間分布，處于中部的年降水量多年均值為900～

1 100 mm，而北部的水洛河上游及南部的年降水量多年均值小于500 mm。

根據(jù)1961～2017年期間各雨量站多年平均年降水量統(tǒng)計(jì)分析（表2），金中梯級(jí)電站區(qū)間的華坪站年降水量最大（1 076 mm）;其次是鶴慶站，年降水量達(dá)975 mm;第三是麗江站，年降水量達(dá)959 mm;第四是永勝站，年降水量達(dá)933 mm。香格里拉和稻城站年降水量分別為631 mm和643 mm，年降水量最少的賓川站為561 mm。

金沙江中游多年平均7月降水最多（圖1），平均為212.3 mm;其次是8月，平均降水量197.0 mm;7～8月累計(jì)降水量409.3 mm，約占全年的50%。12月降水最少，平均為3.2 mm。降雨集中期出現(xiàn)在每年6～9月[4-5]，降水量為668.9 mm，占全年的81%，11月至次年4月為枯水期，降水量累計(jì)僅50.3 mm，占全年6%。5月、10月為枯水期與汛期的過渡期，月降水量50 mm左右。

2 致洪暴雨天氣系統(tǒng)

分析典型的暴雨洪水過程，對(duì)指導(dǎo)金中梯級(jí)水庫的調(diào)度運(yùn)行具有借鑒參考意義。根據(jù)歷年來的典型洪水分析其天氣學(xué)成因，金沙江中游致洪暴雨天氣系統(tǒng)主要有： ①高空槽、中低層切變線、冷空氣的共同影響;②印緬槽活躍或西南暖濕氣流強(qiáng)盛的情形下，西南氣流提供充沛水汽條件，且有冷空氣配合;③青藏高原東南部有西南渦移出，且有合適的水汽條件和冷空氣配合[6-7]。

篩選出歷史上2005年8月上旬金中梯級(jí)電站區(qū)間致洪暴雨過程作為典型個(gè)例分析。2005年8月上旬金沙江中游有持續(xù)強(qiáng)降雨過程，一方面金沙江中游受西風(fēng)帶低槽控制，且低槽逐步東移南壓;另一方面熱帶低壓東部西南氣流從孟加拉灣向金沙江中下游持續(xù)輸送水汽，中底層切變維持，致使金沙江中游自8月2～10日有持續(xù)性強(qiáng)降雨過程，導(dǎo)致區(qū)間連續(xù)出現(xiàn)兩次洪峰過程。2005年8月2日500 hPa、700 hPa天氣圖為金沙江中游致洪暴雨典型天氣，見圖2～3。

3 區(qū)間降雨特征分析

金中梯級(jí)電站各區(qū)間降雨都集中在6～9月[8-10]（表3），最多的降雨月份都是在7月，其次8月，除了梨園至阿海區(qū)間，其余各區(qū)間降雨9月為第三，6月第四。

6～9月降雨占全年降水量的百分率，除石鼓-梨園區(qū)間僅占71.8%外，其余區(qū)間都占全年降水量80%以上，梨園-阿海區(qū)間占比最高為86.8%。7～8月區(qū)間降雨占全年50%左右，也是梨園-阿海區(qū)間占比最高為54.0%。

分析各區(qū)間發(fā)生中雨、大雨的頻次：阿海-金安橋區(qū)間平均每年發(fā)生中雨（日數(shù)）最多，平均每年25個(gè)中雨日。觀音巖-攀枝花區(qū)間，平均每年發(fā)生大雨（日數(shù)）最多，平均每年9個(gè)大雨日。金沙江中游的石鼓-梨園區(qū)間發(fā)生中雨、大雨的頻次最低，其次是梨園-阿海區(qū)間。

4 區(qū)間暴雨特性

對(duì)金沙江中游各區(qū)間暴雨特性，包括暴雨中心、暴雨量級(jí)、暴雨類型等進(jìn)行分析。

4.1 區(qū)間暴雨中心

表4統(tǒng)計(jì)了1961～2017年金沙江中游7個(gè)雨量站發(fā)生的暴雨和大暴雨日數(shù)。由表4可以看出，位于金沙江中游觀音巖-攀枝花區(qū)間的華坪站發(fā)生暴雨日數(shù)最多（179 d），其次是鶴慶站（78 d），第三是麗江站（72 d），第四是永勝站（66 d）。1961～2017年期間發(fā)生暴雨日數(shù)最少的是香格里拉站，只有3 d，稻城站也只有5 d。

1961～2017年期間發(fā)生的大暴雨日數(shù)最多的是觀音巖-攀枝花區(qū)間的華坪站，有17個(gè);其次鶴慶站，有4個(gè);永勝站有2個(gè)大暴雨日，麗江站、賓川站各有1個(gè)大暴雨日。石鼓-梨園區(qū)間的香格里拉和梨園-阿海區(qū)間的稻城站無大暴雨發(fā)生。

從1961～2017年期間發(fā)生最大暴雨的強(qiáng)度來看，鶴慶站暴雨強(qiáng)度最大，達(dá)163.7 mm;其次是華坪站，達(dá)152.5 mm;第三是永勝站，達(dá)120.5 mm;賓川站107.5 mm，麗江站106.7 mm，以上5站都已達(dá)到大暴雨量級(jí)。稻城站最小，只有63.2 mm，香格里拉站也只有73.2 mm，此2站達(dá)到暴雨量級(jí)。

綜合以上分析可以看出，觀音巖-攀枝花區(qū)間的華坪站年雨量最大且暴雨或大暴雨發(fā)生天數(shù)最多，由此判斷華坪站附近是金沙江中游的暴雨中心，鶴慶站、麗江站附近為暴雨次中心。

4.2 暴雨特性分析

分析金沙江中游各雨量站歷史資料中暴雨開始和結(jié)束時(shí)間以及連續(xù)2 d以上暴雨發(fā)生次數(shù)[11]（表5 ），有如下特點(diǎn)。

（1）金沙江中游第一場暴雨開始時(shí)間最早的是阿海-金安橋區(qū)間的麗江站，開始暴雨時(shí)間最早為4月11日，鶴慶、賓川、永勝、華坪站第一場暴雨均發(fā)生在5月份。石鼓-梨園區(qū)間的香格里拉站開始暴雨時(shí)間最晚為7月18日，其次是梨園-阿海區(qū)間的稻城站發(fā)生在6月22日。

最后一場暴雨發(fā)生時(shí)間最晚的是觀音巖-攀枝花區(qū)間的華坪站，時(shí)間為10月16日;其次是金安橋-龍開口區(qū)間的鶴慶站，時(shí)間為10月15日;麗江、賓川、永勝站最后一場暴雨發(fā)生時(shí)間均在10月上旬。最后一場暴雨發(fā)生時(shí)間最早的香格里拉站是在8月上旬，其次稻城站是在9月上旬。

處于暴雨中心附近的華坪站有4次發(fā)生了連續(xù)2 d暴雨，發(fā)生時(shí)間分別為1964年7月25～26日、1972年7月14～15日、1983年9月12～13日、1994年6月19～20日，且在1987年6月25～28日發(fā)生了連續(xù)4 d暴雨。麗江站發(fā)生了兩次連續(xù)2 d暴雨，發(fā)生時(shí)間分別為1989年7月26～27日、1987年7月20～21日，均在7月份。鶴慶站發(fā)生了1次連續(xù)2 d暴雨，發(fā)生時(shí)間為1961年6月10～11日。永勝站發(fā)生了1次連續(xù)2 d暴雨，發(fā)生時(shí)間為1989年7月26～27日。

5 結(jié) 論

通過金中梯級(jí)電站區(qū)間逐日降雨資料統(tǒng)計(jì)分析，揭示了金沙江中游的氣候和暴雨特性：

（1）金沙江中游致洪暴雨的天氣系統(tǒng)主要有①高空槽、中低層切變線、冷空氣的共同影響;②印緬槽活躍或西南暖濕氣流強(qiáng)盛的情形下，西南氣流提供充沛水汽條件，且有冷空氣配合;③青藏高原東南部有西南渦移出，且有合適的水汽條件和冷空氣配合。

（2）各區(qū)間降水主要集中在6～9月，該時(shí)段降雨占全年降水量比例除石鼓至梨園區(qū)間為71.8%之外，其余均在80%以上。各區(qū)間的月降雨量最大的月份均在7月、其次為8月，7，8月的降雨占全年的比例在50%左右。阿海至金安橋區(qū)間發(fā)生中雨的頻次最高，觀音巖至攀枝花區(qū)間發(fā)生大雨的頻次最高。

（3）金沙江中游觀音巖至攀枝花區(qū)間的華坪站附近是暴雨中心，鶴慶站、麗江站附近為暴雨次中心。第一場暴雨開始時(shí)間最早的是阿海至金安橋區(qū)間的麗江站為4月11日，開始暴雨時(shí)間最晚的石鼓至梨園區(qū)間香格里拉站為7月18日。最后一場暴雨發(fā)生時(shí)間最晚的是華坪站，時(shí)間為10月16日。

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（編輯：李 慧）

Analysis on? climate and rainstorm characteristics for cascade

hydropower stations in middle reach of Jinsha River

SHEN Huying1， SUN Jiaxiang2，WANG Le1，ZHANG Xiao1

（1. Bureau of Hydrology， Changjiang Water Resources Commission， Wuhan 430010， China;? ?2. Meteorological Center of East China Air Traffic Management Bureau， Shanghai 200335， China）

Abstract：The commissioning of the cascade hydropower stations in the middle reach of the Jinsha River has changed the natural state of the reach， leading to the changes in the formation and propagation characteristics of floods. It is necessary to carry out research on the changing laws of storm and flood in the interval region， and grasp the distribution and characteristics of the interval inflow. Based on the daily precipitation data of 7 weather stations in the middle reach of the Jinsha River from 1961 to 2017， this paper analyzed the climate and rainstorm characteristics of the interval region， summarized the flood-causing rainstorm weather system of the interval region and the regularity of the staged precipitation of the interval （i.e.rainstorm center， rainstorm type， etc.）. Grasping the precipitation distribution laws and inflow characteristics of the interval region can provide technical support for playing the comprehensive role of the cascade hydropower stations and improving all-round water resources utilization efficiency.

Key words：climate characteristics;rainstorm characteristics; staged precipitation;middle reach of the Jinsha River;interval region of cascade hydropower stations