婁 必 友, 陳 俊
(1.國電貴州電力有限公司紅楓水力發(fā)電廠,貴州 清鎮(zhèn) 551417;2.四川省能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川 成都 610063)
貓?zhí)邮琴F州中部烏江南岸的一條支流,位于東經(jīng)105°59′~106°43′,北緯29°09′~26°59′之間,發(fā)源于安順市境內(nèi),流經(jīng)安順、平壩、清鎮(zhèn)、貴陽、修文等縣(市),于沙坡附近注入烏江,河流全長181 km,流域集水面積為3 195 km2。
貓?zhí)恿饔虺誓媳毕颡M長地形,介于三岔河與南明河之間,屬長江水系,南面與苗嶺珠江水系相隔。地勢自西向東漸減,左岸高于右岸,全河分上、中、下游三段:紅楓以上為上游,左源有狗橋河,右源有羊昌河匯入紅楓水庫,上游屬淺山丘陵區(qū),兩岸多臺地、耕地廣布,流域平均高程為1 327 m,主河道長99.5 km,河網(wǎng)較發(fā)育,較大的支流有麻線河、后六小河等(圖1)。
紅楓電站系貓?zhí)犹菁夒娬镜凝堫^水庫,位于貴州省清鎮(zhèn)市境內(nèi),距貴陽市約30 km。水庫主壩為堆石壩,最大壩高54.28 m,主壩長290 m、副壩長120 m,壩頂寬8.55 m,壩頂高程1 243.08 m,控制流域面積1 596 km2,總庫容7.528 8億m3,為不完全多年調(diào)節(jié)水庫,裝機容量24 MW(2×12 MW)。
貓?zhí)恿饔驅(qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),全年溫和濕潤多雨。貓?zhí)由嫌瘟饔蚨嗄昶骄邓繛? 155 mm,降雨多集中在5~9月,占全年雨量的70%,且以6、7月更為集中。暴雨以6、7月最多,持續(xù)時間多在1~2日內(nèi),且以一日最多,主雨峰時段常發(fā)生在夜間,白天降雨強度驟減,因此,一日降水量主要集中在9~12 h,短歷時暴雨強度很大。
圖1 貓?zhí)由嫌瘟饔蛘揪W(wǎng)布置圖
貓?zhí)由嫌瘟饔蛴?994年10月建成水情自動測報系統(tǒng),上游共建有8個雨量站,收集有1995~2013年共計19年的降水量資料。筆者選取了貓?zhí)由嫌瘟饔蚱哐蹣颉⑵秸?、樂平、廣順、清魚塘、黃貓村、麥翁及紅楓共計8 個雨量站1995~2013年汛期5~9月降水量系列資料作為分析對象。
筆者采用線性傾向估計法和5年滑動平均法對貓?zhí)由嫌瘟饔? 個雨量站的汛期降水量特征及變化趨勢進(jìn)行了初步分析,闡述于后。
2.2.1 線性傾向估計法
線性傾向估計法是氣候變化趨勢分析中的一種統(tǒng)計方法,其主要原理是用一條合理的直線表示變量與時間之間的關(guān)系,即用xi表示樣本容量為n的某一氣候變量;用ti表示xi所對應(yīng)的時間,建立xi與ti之間的一元線性回歸方程:
(1)
此式可以看作一種特殊的、最簡單的線性回歸形式。方程中的回歸系數(shù)和回歸常數(shù)可以用最小二乘法進(jìn)行估計。
2.2.2 滑動平均法
滑動平均法是趨勢擬合技術(shù)的基礎(chǔ)方法,相當(dāng)于低通濾波器。即用確定時間序列的平滑值來顯示變化趨勢,對于樣本容量為n的時間序列用時間序列x,其滑動平均序列為:
(2)
式中k為滑動長度。經(jīng)過滑動平均后,序列中短于滑動長度的周期將大大削弱,顯現(xiàn)出變化趨勢。分析時主要從滑動平均序列曲線圖來判斷其變化趨勢,如看其演變趨勢有幾次明顯的波動,是呈增加,還是呈減小趨勢。
從對貓?zhí)由嫌瘟饔? 個雨量站1995~2013年汛期各月降水量的統(tǒng)計情況看(表1~8),汛期平均降水量最大站為七眼橋站,降水量為869.1 mm,最小站為廣順站,其降水量為699.5 mm。汛期降水量主要集中在6、7月, 8個雨量站中樂平、麥翁2站出現(xiàn)在7月,其余6 個站出現(xiàn)在6月,月均降水量在188.5~245.5 mm之間,6、7月降水量約占汛期降水量的53.3%;5月次之,月均降水量在141.2~177.5 mm之間,約占汛期降水量的20%;整個汛期降水量最小的月份是9月,月平均降水量在66.1~84.4 mm之間,約占汛期降水量的9.9%。同時,各站月實測降水量年際間變化比較大,如清魚塘站7月份的降水量最大值為469 mm,最小值為0 mm,差值達(dá)到469 mm。從各月降水量變差系數(shù)看,5~7月為降水較多的月份,Cv值較小,降水較為穩(wěn)定;8~9月降水較少,Cv值較大,降水穩(wěn)定性較差。由分析可見,貓?zhí)由嫌瘟饔蜓雌诮邓扛髟路植疾痪鶆?,?、7月降水量最為集中,是流域易形成局部暴雨洪水的高發(fā)期,也是紅楓水庫蓄水的最佳時期。
表1 七眼橋站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表2 平寨站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表3 樂平站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表4 廣順站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表5 清魚塘站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表6 黃貓村站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表7 麥翁站汛期各月降水量統(tǒng)計表
表8 紅楓站汛期各月降水量統(tǒng)計表
筆者采用5年滑動平均曲線分析方法進(jìn)行分析,由圖2~9可知,貓?zhí)由嫌瘟饔蜓雌诟髡窘邓偭烤哂幸韵绿卣鳎?/p>
(1)七眼橋站汛期降水最大年份為2000年,降水量為1 172 mm,最小年份為2013年,降水量為496 mm。通過5年滑動平均曲線可以看出,1995~2001年汛期降水量呈上升趨勢,2002~2006年汛期降水量呈下降趨勢,2006~2012年曲線比較平穩(wěn),2013年汛期降水量下降趨勢明顯;
(2)平寨站汛期降水最大年份為2000年,降水量為1 126 mm,最小年份為2003年,降水量僅為399 mm。其5年滑動平均曲線表明:1995~2000年汛期降水量呈上升趨勢,2001~2006年汛期降水量呈下降趨勢,2006年后曲線波動幅度不大,降水量比較穩(wěn)定;
(3)樂平站汛期降水最大年份為2000年,降水量為1 187 mm,最小年份為2013年,降水量僅為516 mm。其5年滑動平均曲線表明:1995~2000年汛期降水量呈上升趨勢,2001~2006年汛期降水量呈下降趨勢,2007年后曲線波動幅度不大,降水量比較穩(wěn)定;
(4)廣順站汛期降水最大年份為2008年,降水量為963 mm,最小年份為2011年,降水量僅為308 mm。其5年滑動平均曲線表明:1995~2000年汛期降水量呈上升趨勢,2001年后降水量呈下降趨勢;
(5)清魚塘站汛期降水最大年份為2008年,降水量為1 125 mm,最小年份為2013年,降水量僅為447 mm。其5年滑動平均曲線表明:1995~2000年汛期降水量呈上升趨勢,2001~2006年汛期降水量呈下降趨勢,2007~2010年汛期降水量呈上升趨勢,2010年后汛期降水量呈下降趨勢;
(6)黃貓村站汛期降水最大年份為2008年,降水量為1 133 mm,最小年份為2013年,降水量僅為464 mm。其5年滑動平均曲線表明:1995~2000年汛期降水量呈上升趨勢,2001~2006年汛期降水量呈下降趨勢,2007~2012年曲線汛期降水量波幅不大,比較穩(wěn)定,2013年汛期降水量呈下降趨勢;
(7)麥翁站汛期降水最大年份為1999年,降水量為1 051 mm,最小年份為2011年,降水量僅為481 mm。其5年滑動平均曲線表明:曲線整體波幅不大;1995~2013年曲線呈平穩(wěn)下降趨勢,雖有波動,但波動不大;
(8)紅楓站汛期降水最大年份為1999年,降水量為1 159 mm,最小年份為2006年,降水量僅為430 mm。其5年滑動平均曲線表明:曲線整體波幅不大;1995~2013年曲線呈平穩(wěn)下降趨勢,雖有波動,但波動不大。
綜上所述,貓?zhí)右陨狭饔蚱哐蹣?、平寨、樂平、廣順、清魚塘、黃貓村6站汛期降水總量前期呈上升趨勢,后期呈下降趨勢;麥翁、紅楓2站汛期降水量整體波幅不大,呈下降趨勢。但由于受資料年限的限制,汛期降水量的變化趨勢尚不明朗。
圖2 七眼橋站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
運用線性傾向估計法對貓?zhí)由嫌瘟饔? 個雨量站1995~2013年5~9月各月的降水量進(jìn)行分析,得出8 個雨量站5~9月各月降水量的一元線性傾斜率(表9)。8個雨量站5、9 月 的 降 水傾斜率有正有負(fù),降水量或增或減,趨勢不明顯。6、7、8月的降水量傾斜率均為負(fù),說明各月的降水呈下降趨勢,尤其是7月的降水量下降最為明顯,線性 傾 斜 率 在 -3.677~-9.607之 間 變化。總體上6、7、8月的降水量下降趨勢較為明顯,5、9月降水量或增或減趨勢不明,故在汛期貓?zhí)由嫌瘟饔蚩偟慕邓尸F(xiàn)為下降趨勢。
圖3 平寨站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖4 樂平站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖5 廣順站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖6 清魚塘站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖7 黃貓村站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖8 麥翁站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
圖9 紅楓站1995~2013年汛期降水量變化示意圖
筆者采用線性傾向估計法和5年滑動平均法對貓?zhí)由嫌瘟饔? 個雨量站1995~2013年汛期降水量的特征及變化趨勢進(jìn)行了分析,其結(jié)論如下:
(1) 貓?zhí)由嫌瘟饔蜓雌谄骄邓孔畲笳緸楦闪魃系钠哐蹣蛘?,測值為869.1 mm,干流及左源狗橋河區(qū)域測站平寨、樂平、黃貓村和麥翁站降水量差別不大,其值分別為804.6 mm、843.9 mm、808.6 mm和802 mm,5站汛期降水量年際間變化不大;最小站為右源支流羊昌河上的廣順站,測值為699.5 mm,清魚塘站為735.4 mm,2站汛期降水量年際間變化不大,但流域內(nèi)月降水量年際間變化較大。
表9 各站1995~2013年汛期降水量線性趨勢成果表
(2) 貓?zhí)由嫌瘟饔蜓雌诮邓扛髟路植疾痪?月降水量最小,僅占汛期降水量的10%,6月降水量最大,占汛期降水量的27.3%,7月次之,占25.9%。
6、7月份降水量集中程度高,是流域形成局部暴雨洪水的高發(fā)期,也是紅楓水庫蓄水的最佳時期。
(3) 貓?zhí)由嫌瘟饔騼?nèi)1995~2013年各站汛期降水量整體呈下降趨勢,但趨勢不顯著。
筆者通過對貓?zhí)由嫌瘟饔虻慕邓窟M(jìn)行分析,基本了解了該流域汛期降水量的特征及變化趨勢,對于貓?zhí)由嫌瘟饔蚍篮闇p災(zāi)、生態(tài)保護(hù)、飲用水源工程以及紅楓湖水庫的興利調(diào)度均具有一定的實際參考價值。
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