李純紀

（陽泉市水文水資源勘測分局，山西 陽泉 045000）

1 流域概況

桃河是綿河的一級支流，自西向東縱貫陽泉市區(qū)，其支流分布在陽泉市郊區(qū)、礦區(qū)、城區(qū)和平定縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)。境內(nèi)河道長80 km，流域面積1 086 km2，平均縱坡11.3‰。多年平均徑流量0.608億m3，多年平均清水量0.093 m3/s。

桃河流域位于太行山區(qū)，西高東低，屬砂頁巖土石區(qū)。境內(nèi)山高谷深、地勢起伏、溝壑縱橫，森林覆蓋率僅為13%，水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境惡劣；礦產(chǎn)資源豐富，是山西省重要的煤炭能源、化工、建材生產(chǎn)基地之一。陽泉水文站設于1955年，位于陽泉市市區(qū)桃河中游段，斷面以上控制流域面積490 km2，分布有汛期水文站1個、雨量站14個、報汛雨量站5個。

2 氣候特征

流域?qū)俚湫偷臏貛Т箨懶约撅L氣候，四季分明，春季干旱嚴重，夏季炎熱多雨，秋季降溫迅速，冬季寒冷干燥，多年（1955—2000年）平均氣溫11.3℃。1月最冷，平均氣溫4.6℃，極端最低氣溫為1954年12月29日的-19.1℃；7月最熱，平均氣溫24.3℃，極端最高氣溫為1955年7月24日和1999年7月24日的40.2℃。無霜期150 d，最大凍土深度68 cm，主導風向為西北風，夏季多偏東風，最大風速19 m/s。年均日照時數(shù)2 732.3 h，多年平均水面蒸發(fā)量1 202 mm，屬半濕潤地區(qū)。

由陽泉市氣象局1955—2010年氣溫資料分析可知，桃河流域氣溫呈非連續(xù)增暖趨勢，20世紀90年代較50年代上升了0.9℃，其中1985年是一個突變點，此后增溫極為明顯，且夜間氣溫增溫幅度高于白天增溫幅度，冬季增溫幅度高于夏季增溫幅度。2010年7月29日，最高氣溫達41.5℃，創(chuàng)歷史新高。

3 降水

流域受東亞季風環(huán)流影響，降水存在明顯的季節(jié)性變化：冬、春季受干冷內(nèi)蒙古高壓控制，當極地和變性極地氣團過境時，會產(chǎn)生少量固體降水物。夏季東南風盛行，是桃河流域主要降水季節(jié)。首先，夏季太平洋副高勢力加強，向北推進，逼近我國海岸，成為流域降水的主要水汽來源。其次，西南季風侵入華北上空，從印度洋帶來赤道暖濕氣流，是流域的另一重要水汽來源，因其水汽含量豐沛，在有利的天氣形勢下，常產(chǎn)生大量降水；另外，太平洋的水汽除由東南方向直接入境外，常由西進臺風先期送入我國西南地區(qū)，在適應的環(huán)流形勢導引下，轉(zhuǎn)向北進，由南、西南方向入境，構(gòu)成流域降水的又一水汽輸送機制。秋季極地高壓氣團逐步返回蒙古高原，除9月降水較多外，桃河流域遵循大范圍天氣形勢，迅速轉(zhuǎn)入枯季。

3.1 降水量的年內(nèi)分配

桃河流域降水量的年內(nèi)分配為單峰型，全年降水量主要集中在汛期，尤其是在7—8月，該階段的降水量約占全年降水量的50%以上；連續(xù)最大4個月的降水量發(fā)生在6—9月，占全年降水量的72.3%～79.3%；12月至次年3月降水量僅為全年降水量的5%。降水量在季節(jié)上的分配情況為：春季占12.2%，夏季占63.7%，秋季占21.1%，冬季占2.9%，夏季降雨多以短歷時、高強度暴雨形式出現(xiàn)。

3.2 降水量的年際變化

流域內(nèi)降水量年際分布不均，個別年份1 d水量超過枯水年全年的降水量。桃河流域多年平均降水量（1956—2000年）為520.7 mm，離差系數(shù) Cv為0.23，偏態(tài)系數(shù)Cs與離差系數(shù)Cv之比為2.0。年最大降水量為866.4 mm（1963年），年最小降水量僅為215.3 mm（1997年），小于豐水年日最大降水量為263.3 mm（1966年），極值比為3.5，豐枯相差懸殊。從流域分布來看，年降水量由東南向西至桃河上游逐漸減少，變差系數(shù)從0.34降到0.28。

連續(xù)枯水是流域降水量年際變化的又一規(guī)律，對水資源開發(fā)利用影響很大。連續(xù)45年的降水量資料顯示：1978—1981年和1997—2000年出現(xiàn)2次連續(xù)四年干旱，1967—2000年中僅1988年為豐水年，表明70年代后桃河流域降水量處于相對偏枯水階段，降水量呈逐年下降趨勢，降幅達6.5%。

4 徑流

徑流是降落在流域表面的雨水，在水文循環(huán)過程中，除消耗于植物截流、下滲、蒸發(fā)和填洼的部分外，其余部分在重力作用下從地面（經(jīng)過坡地、溝、谷、溪、澗等）和地下匯集到小河，并沿河槽下泄的水流。徑流量的大小受降雨量、時空分布、流域形態(tài)和人類活動等因素的影響。

4.1 徑流量的年內(nèi)分配

地表徑流量的年內(nèi)分配與降水的年內(nèi)分配極為相似，主要集中在夏秋兩季，其集中程度取決于雨季持續(xù)時間和雨季降水量集中程度，同時又受下墊面因素影響。桃河中、上游地區(qū)主要為砂頁巖類的土石山區(qū)，無泉水補給，表現(xiàn)為典型的夏雨型。據(jù)陽泉水文站1955—2000年實測數(shù)據(jù)分析：汛期6—9月徑流量占全年徑流量的82.2%，7—10月徑流量占全年徑流量的83%，其中七八月份徑流量占全年徑流量的60.4%，徑流量集中程度相對較高。特別是近十年來，桃河全年大部分時間為干河，一年當中僅有幾場歷時不長的洪水過程，河流的季節(jié)性特點尤為明顯，徑流量年內(nèi)分配不均，是桃河流域的一個重要特征。

4.2 徑流量的年際變化

桃河流域植被稀少，水分涵養(yǎng)能力差，地表對徑流的調(diào)蓄作用小，徑流主要來源于降水補給，河川基流小，洪峰水量集中。徑流的年際變化用年徑流量離差系數(shù)Cv和極值比來反映，Cv和極值比愈大，徑流量年際變化越顯著。1956—2000年系列多年平均徑流量為6 240萬m3，Cv為 0.85，極值比為 31.7。另外，隨著時間的推移，桃河流域年徑流量呈下降趨勢，下降幅度為16.5%，居全市各流域之首，1990年以來流域年徑流量皆不達多年平均值。

4.3 洪水的年際變化

桃河屬典型的季節(jié)性河流，洪水均由暴雨形成，其特點為匯流速度快、來勢猛、流速大、暴漲暴落、峰高、量大、歷時短，一般在幾小時至1~2 d之間，多夾帶大量卵石等推移質(zhì)泥沙。陽泉水文站建站以來實測最大洪峰流量為2 200 m3/s，發(fā)生于1959年，最大調(diào)查洪峰流量2 810 m3/s，發(fā)生于1945年。以多年的實測資料為依據(jù)，對逐年最大洪峰進行頻率分析可知，多年平均洪峰流量為410 m3/s，Cv=1.35，Cs/Cv=3.5，不同頻率設計洪峰流量見表1。

表1 陽泉水文站設計洪峰流量

5 泥沙

桃河流域來沙主要集中在汛期6—9月，期間產(chǎn)沙量最大的時期又集中在暴雨洪水期7—8月，據(jù)統(tǒng)計，6—9月的輸沙量占全年輸沙量的95.4%，7—8月的輸沙量占全年輸沙量的83.8%。有些年份甚至一次洪水過程輸沙量占全年輸沙量的90%以上。產(chǎn)沙和輸沙在短時段內(nèi)高度集中是桃河流域輸沙量年內(nèi)分配的一個重要特征。據(jù)陽泉水文站觀測資料表明：桃河多年平均含沙量24.9 kg/m3，最大含沙量為1969年的458 kg/m3；多年平均輸沙量 1.08×106t，最大輸沙量為1966 年的 5.36×106t；多年平均輸沙模數(shù) 2 144 t/km2。近年來，由于桃河流域徑流量減少，輸沙模數(shù)降低了一個數(shù)量級，但含沙量仍然很大，造成水庫淤積、河川抬高，加大了防洪壓力，直接威脅著國家和人民生命財產(chǎn)安全。