1、文章編號 :100620081 (2004) 01020022203丹江口水庫秋汛期水文氣象要素變化規律的初步分析金炎平趙文煥(長江水利委員會 長江中游水文水資源勘測局 ,湖北 武漢430012)摘要 :介紹了丹江口水庫歷年來的入庫流量演變規律 ,反映了庫區入流的季節變化特點 。該水庫入庫流量的年內演變劃分為 2 個汛期 ,即夏汛和秋汛 。由于秋汛期是水庫調度的關鍵時期 ,在確保防洪安全的 前提下 ,盡可能抓住時機蓄水 ,以保證枯水期供水 。作好秋汛長期水文預報對水庫的科學調度有著十分重要的意義 。關鍵詞 :秋汛 ;水文氣象 ;變化規律 ;入庫流量 ;丹江口水庫中圖分類號 : p332 . 4

2、文獻標識碼 :a丹江口水庫位于漢江上游 ,庫區流域跨鄂 、豫 、陜 3 省 ,在氣候上它處于華西秋雨區 。選取 19302002 年丹江口水庫入庫流量資料 ,計算出歷年各月 平均入庫流量 。圖 1 為丹江口水庫歷年各月月平均 入庫流量過程線 ,圖 1 基本反映出了庫區入流的季節變化特點 。入庫流量自 3 月起開始增加 , 7 和 9月出現兩個峰值 。其中 ,月平均流量最大值出現在9 月 ,7 月次之 ,10 月以后則顯著減少 。據此可以將 丹江口水庫人庫流量的年內演變劃分為 2 個汛期 , 即 7 、8 月的夏汛和 9 、10 月的秋汛 。在夏 、秋兩汛中 ,9 月平均入庫徑流量值高于 7 月

3、平均流量值 。 由于秋汛期是水庫調度的關鍵時期 ,在確保防洪安全的前提下 ,還要盡可能地抓住時機蓄水 ,以保 證枯水時期供水 。因此 ,作好秋汛期長期水文預報 對水庫的科學調度有著十分重要的意義 。圖 1 丹江口水庫歷年各月平均流量規律 。本文選用丹江口水庫以上流域 1951 2002 年面平均降雨量共計 52 a 資料進行分析 。統計表 明 : 丹 江 口 水 庫 以 上 流 域 多 年 平 均 降 水 總 量 為900 . 4 mm 。降水 時 間 非 常 集 中 , 在 主 汛 期 5 10月 ,占年降水量的 80 . 5 % ,而 14 月和 11 12 月 僅占年降水量的 19 .

4、5 % 。7 、8 月份為全年降水最多的月份 ,平均降水量為 169 . 8和 140 . 5 mm ,占年降水量的 18 . 9 %和 15 . 6 % 。9 、10 月份僅次于 7 、8月份 ,平均降水量為131 . 6和77 . 2 mm (表 1) 。降水的時間變化規律1降水的時間變化能反映出一個地區的雨量變化表 1 丹江口水庫流域多年月均降水量及占年降水量的百分比月份123456789101112月均降水量/ mm10 . 815 . 137 . 766 . 395 . 5110 . 3169 . 8140 . 5131 . 677 . 234 . 311 . 3占年降水量/ %1

5、. 21 . 74 . 27 . 410 . 612 . 318 . 915 . 614 . 68 . 63 . 81 . 3綜上所述 ,由于丹江口水庫流域的特殊環境影響 ,造成 510 月的汛期降水中存在夏 、秋兩個主汛 期 ,且兩個主汛期的降水量占全年降水量的57 . 7 % , 其中秋汛期降水量占年降水量的23 . 2 % 。了 3 次特大秋汛 ;1949 和 1975 年 2 次明顯秋汛 。3次特大秋汛之間的間隔時間分別為 26 a 和 19 a 。如果加上 2 次明顯秋汛 ,則間隔時間分別為 :11 、15 、11 、8 a 。分析這些數據 ,顯然可以得出這樣一個事實 :丹江口入庫流

6、量大秋汛的演變存在著特大 、較大 再特大這樣一種交替呈現的現象 ,特大秋汛出現的時間間隔相距 20 a 左右 ,在特大秋汛之間每隔 10 a左右還會出現一次明顯秋汛 。 進一步分析丹江口水庫入庫流量 1930 2002年距平累積曲線 ,可以看到 ,自 30 年代后期開始到80 年代中期止 ,曲線總體上呈波浪狀逐級上升 , 丹 江口入庫流量總體上處于偏豐期 ,而在偏豐期的起 始段發生了 1938 年特大秋汛 ,偏豐期內總共發生了1938 、1949 、1964 、1975 和 1983 年 5 次特大或較大 秋汛 。80 年代后期至今 ,曲線位相發生改變 , 在這一時期內沒有發生一次明顯秋汛 。

7、秋汛期降雨的長期振蕩分析2造成秋汛期入庫流量多少的直接原因是秋汛期的降水 。因此 ,分析丹江口水庫以上流域秋汛期降 水的長期振蕩規律 ,探討造成這種變化的原因 ,無疑對提高預報質量十分有益 。由于資料不夠長 ,分析 過程中 ,顯然難以充分反映 20 a 以上的長周期 , 但 可提供近 50 a 來降雨演變的概況 。丹江口水庫以上流域 9 、10 月面平均降水量距 平累積曲線顯示出秋季降水的長期振蕩特征 ,20 世 紀 50 年代曲線呈下降趨勢 ; 60 年代初至 80 年代中期曲線呈波浪上升 ,流域內總體上處于多雨期 ,持續 時間 20 多年 ; 自 80 年代中期開始至 2002 年止 ,曲

8、線轉為逐年下降 ,降水量幾乎逐年減少 。多雨期中 , 平均年降水量為 1 244 mm ,比常年均值多 200 mm 。 在少雨階段 ,平均年降水量僅為 877 mm ,較常年均值少 167 mm 。目前 ,少雨期已持續近 20 a ,該時段 是否行將結束還需繼續觀察 。由上可知 ,丹江口以上地區秋季降水的變化存 在著一種相對較長的演變過程 ,即多雨階段的持續 時間和少雨階段的持續時間均較長 , 20 世紀 80 年 代中期為其位相的轉折期 。周期分析4對丹江口水庫以上流域秋汛期降雨及入庫流量 ,利用能譜分析方法作周期分析 。計算結果見圖3 和圖 4 。丹江口水庫入庫流量的演變分析3前面討論了

9、丹江口水庫以上流域秋季降雨的長期振蕩情況 ,下面分析與之相對應的丹江口水庫人 庫流量的演變規律 。圖 2 為 19302002 年丹江口水庫 9 、10 月平均入庫流量過程線 , 從圖中可以看到 , 在 1930 2002年總共 73 a 中 ,分別在 1938 、1964 和 1983 年出現圖 3漢江 9 月和 10 月流量譜分析圖 4漢江 9 月和 10 月雨量譜分析對比圖 3 和圖 4 可以發現 ,盡管所取資料長度不同 ,所求得的雨量及入庫流量的周期長度也不盡出了明顯的振動周期 。從圖 3 (入庫流量譜分析圖)中可以看到 ,超過 95 %置信水平的高值譜一共出現 有 3 個 ,即其主周

10、期為 5 a ,次周期為 10 和 12 a 。同 樣 ,圖 4 (雨量譜分析圖) 的分析結果表明雨量的演 變存在 10 a 為主 ,5 a 及 13 a 左右為次的周期振動情況 。對照分析雨量和入庫流量的周期分析結果 ,顯 然可以發現在兩者之間都出現了 5 a 及 10 a 左右的 周期 ,這一分析結果和前面有關降雨及入庫流量的 演變分析結果在某種程度上不謀而合 ,尤其反映在長時間周期變化上更是如此 。因此 ,對丹江口水庫 秋汛期水文氣象要素分析工作而言 ,應重視 10 a 左 右這一較長時間的振蕩周期 ,它能給我們指示出較 長時期氣候演變的變化趨勢 ,可作為未來預測的參 考依據 。流量歷史

11、過程演變的分析 ,可以得出以下結論 :(1) 丹江口水庫以上流域的降雨及入庫流量豐 枯的演變周期較長 ,一般在 20 a 以上 ;(2) 入庫流量的變化存在特大 、較大 、再特大這 樣一種交替出現的規律 ;(3) 在豐水年才會出現較大秋汛 ,枯水時期則 沒有 ;(4) 豐水期的到來往往是以一次大的秋汛為開 始 。由于本文僅使用了不到百年的資料 ,而僅從氣候的演變而論其振蕩顯然要比百年大得多 ,因此分 析的結果及求得的周期只能是其中的部分 。如在對 入庫流量歷史過程的分析中 ,可以明顯看到存在一 種 20 a 左右振蕩規律 ,但在對其進行譜分析時 , 這 一規律卻沒有顯現出來 。所有這些都需要在

12、以后的工作中做進一步的研究 。5結語通過對丹江口水庫以上流域秋汛期降雨及入庫(上接第 19 頁)實踐證明 :這套加載系統能較好地滿足仿真模 型試驗精度要求且便于實施 。變同相鄰鋼筋的應變 ,不僅符號相同 ,且大小也幾乎相等 。混凝土表面測試數據與三維有限元分析成果 也較吻合 。這說明 ,本試驗的測試成果是可靠的 。4量測方法刁河板梁式渡槽和漳河涵洞式渡槽模型均為超5結語大型模型 ,渡槽縱橫向承載構件之間受力情況復雜 ,如何在結構內 、外部合理布置測點 ,且保證各測點能 實現測試 ,是試驗成功的關鍵因素之一 。本試驗做了大量的前期準備工作 ,對內部埋片技術作了多方案的長期試驗 ,實踐表明 ,試驗所采用的內部埋片技 術是成功的 。本試驗的測點布置既考慮了結構的受力特點 ,也考慮了設計部門的要求 ,且參考了有限元的計算 結果 。應變測試儀器為國產 3815 靜態應變全自動 數據采集系統 。位移采用千分表測試 。布置的測點 較多 ,僅刁河渡槽模型的位移測點就有 128 個 ,布置 的應變片多達 1 100 片 ,其中 ,混凝土表面 700 片 ,鋼筋表面 400 片 。由于內部埋片技術過關 ,應變片 能長期有效地工作 。從測試結果來看 ,混凝土的應刁河板梁式渡槽及漳河涵洞式渡槽 ,兩者的比尺均為 1 6 ,應屬超大型的仿真模型 。試驗技術難