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基于不均匀性和集中度的抚仙湖流域降水规律分析

郭代祥
  
安家(建筑与工程)
2022年9期
云南省水文水资源局玉溪分局 云南 玉溪 653100

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摘要:根据抚仙湖流域6个雨量代表站1953-2019年逐月降水资料,对流域降水变化规律进行统计分析,采用不均匀系数、集中度、相对变化幅度等指标对降水的年内变化规律进行深入剖析。分析结果显示,抚仙湖流域多年平均降水量914.4mm,年内分配极不均匀,汛期5-10月、主汛期6-8月降水量分别占年降水总量的85.8%和56.2%。流域降水年内不均匀系数Cu在0.71-1.32之间,多年平均为0.95,年内分配略呈均匀化趋势演变;集中度Cn在0.03-0.36之间,多年平均为0.16,年内集中度变化基本平稳;极大比Cmax在1.99-4.38之间,多年平均为2.98;极小比Cmin在0-0.28之间,多年平均为0.04,在1953-2019年的67年间,全流域月降水量为0的情况有9年。研究结果可为抚仙湖水资源调度管理和湖泊保护管理提供基础参考。

关键词:降水;集中度;不均匀系数;变化规律;抚仙湖流域

1 抚仙湖流域概况

抚仙湖为我国第二深淡水湖,位于云南省玉溪市境内,跨澄江、江川和华宁三县,距离省会昆明市60.0km;抚仙湖流域地理位置为东经102°45′~103°00′,北纬24°17′~24°46′。抚仙湖片区处于滇中湖群五大湖泊(抚仙湖、星云湖、杞麓湖、阳宗海和滇池)的中心部位,东邻南盘江,南与星云湖相连,并与杞麓湖流域相隔,西望滇池流域,北接阳宗海流域。

抚仙湖流域属于亚热带高原季风气候,多年平均气温15.6℃,最高气温32.5℃,最低气温-4.4℃。全年日照总时数2117h,多年平均湿度75%,流域内风向多为南风,多年平均风速2m/s。具有冬无严寒、夏无酷暑;干湿分明、雨热同季的特点。干(旱)季(11~4月)主要受印度大陆北部干暖气流的控制,空气干燥,晴天多,云雨少,日照丰富。湿(雨)季(5~10月)主要受来自印度洋和南海海面的西南与东南暖湿气流的影响,空气湿度大,云雨急剧增多,当与南下冷空气相遇后往往形成大量降水。区域内径流来源于降水,由于降雨的年内分配不均,导致径流的年内变化丰枯悬殊较大。

研究抚仙湖流域降水年内变化特点,对于抚仙湖管理调度和湖泊保护具有重要意义。

2 数据和方法

2.1 数据

选取流域内资料系列较长、完整度及代表性较好的澄江海口、茶尔山水库、东大河水库、梁王河水库、江川、澄江共6个雨量站点的逐月降水资料,数据主要来源于云南省水文资料整编年鉴和玉溪市第三次水资源调查评价成果。其中澄江海口站为国家基本水文站,从1953年起就有连续降水观测数据,资料系列长达67年。

2.2方法

为研究抚仙湖流域降水量年内变化特性,根据流域历年月降水量数据,基于不均匀性、集中度和相对变化幅度对径流年内分配进行分析。计算原理和方法[1][2]如下:

不均匀性:不均匀系数Cu是分析降水年内变化的一个重要指标,Cu值越大,各月降水量与月平均降水量差异越大,说明降水的年内分配越不均匀。降水年内分配不均匀系数Cu的表达式为:

Cu =σ/ R   (1)

集中度:集中程度Cn是降水量年内分配集中程度的一种统计指标,即表示降水量年内分配集中的程度。集中度Cn表达式为:

(2)

年内降水变化幅度对流域径流和工农业生产生活用水影响很大,本文用极大比Cmax和极小比Cmin表示,分别为最大月降水量Pmax和最小月降水量Pmin与年内月平均降水量P(单位均为mm)之比,计算公式为:

Cmax =Pmax /P, Cmin =Pmin /P (3)

3 结果分析

3.1 年内变化

根据抚仙湖流域各代表雨量站月年降水量数据通过算术平均法计算得到流域历年、逐月降水量。抚仙湖流域多年平均降水量914.4mm,年内分配极不均匀,汛期5-10月降水量占年降水总量的85.8%,主汛期6-8月降水量占全年降水量的56.2%。

流域内各代表雨量站年内降水分配情况基本相似,各站最大月降水均出现在7月份,月降水量占全年比平均为20.3%,东大河水库站占比最大,为22.3%;2月份降水为全年最小,平均仅占全年降水的1.4%。

3.2 年内集中程度、不均匀系数和极值比

(1)不均匀系数Cu的变化特点

从不均匀系数Cu看,抚仙湖流域降水量年内分配不均匀系数Cu在0.71-1.32之间,多年平均Cu为0.95;1953-1980年段、1981-2000年段和2001-2019年段平均Cu分别为0.97、0.93和0.94,相比云南珠江流域(江边街水文站以上流域)年内降水不均匀系数Cu[3],抚仙湖流域降水量年内分配不均匀系数Cu为较大值区域,即抚仙湖流域属珠江流域降水年内分配较不均匀区域;再看各年段不均匀系数Cu值,结合其历年变化过程,可见抚仙湖流域降水量年内不均匀系数Cu呈微减小趋势变化,说明流域降水量年内分配略呈均匀化趋势演变。

(2)集中度Cn的变化特点

从集中度Cn看,抚仙湖流域降水量年内集中度Cn在0.03-0.36之间,多年平均Cn为0.16;1953-1980年段、1981-2000年段和2001-2019年段平均Cn分别为0.15、0.16和0.16;看各年段集中度Cn值及其历年变化过程,可见抚仙湖流域降水量年内集中度变化基本平稳。

(3)极值比的变化特点

从极大比Cmax和极小比Cmin看,抚仙湖流域降水量年内极大比Cmax在1.99-4.38之间,多年平均Cmax为2.98;1953-1980年段、1981-2000年段和2001-2019年段平均Cmax分别为3.00、2.90和2.96;抚仙湖流域降水量年内极小比Cmin在0-0.28之间,多年平均Cmin为0.04;1953-1980年段、1981-2000年段和2001-2019年段平均Cmin分别为0.03、0.05和0.03;从Cmin指标范围可看出抚仙湖流域年内有0降水量的月份,在1953-2019年的67年间,流域内出现月降水量为0的情况有9年。

4 结论

(1)抚仙湖流域多年平均降水量914.4mm,年内分配极不均匀,汛期5-10月降水量占年降水总量的85.8%,主汛期6-8月降水量占全年降水量的56.2%。流域内各代表雨量站年内降水分配情况基本相似,最大月和最小月降水均分别出现在7月和2月,月降水量占全年比分别为20.3%和1.4%。

(2)抚仙湖流域降水量年内分配不均匀系数Cu在0.71-1.32之间,多年平均为0.95,属珠江流域降水年内分配较不均匀区域;流域降水量年内分配略呈均匀化趋势演变。

(3)抚仙湖流域降水量年内集中度Cn在0.03-0.36之间,多年平均为0.16;降水量年内集中度变化基本平稳。

(4)抚仙湖流域降水量年内极大比Cmax在1.99-4.38之间,多年平均为2.98;年内极小比Cmin在0-0.28之间,多年平均为0.04;在1953-2019年的67年间,全流域月降水量为0的情况有9年。

参考文献

[1]冯国章, 李瑛, 李佩成. 河川径流年内分配不均匀性的量化研究[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2000, 28(2):50-53。

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