瀾滄江上游流域暴雨特性分析

林蕓 段瑋 劉陽容

摘 要：瀾滄江是云南省6大水系之一，也是一條國際河流，縱跨13個(gè)緯度，流域內(nèi)自然地理?xiàng)l件差異較大。其中以溜筒江水文站為界的瀾滄江上游流域，地處青藏高原東部腹地的高海拔地區(qū)，氣候高寒，低溫少雨。該文以瀾滄江上游古水水電站可能最大洪水專題研究項(xiàng)目為依托，根據(jù)瀾滄江上游流域內(nèi)外43個(gè)水文氣象站點(diǎn)的資料，通過對多年平均降水量、最大1日、3日暴雨量以及大雨、中雨發(fā)生頻次的分析，總結(jié)得到瀾滄江上游流域的暴雨季節(jié)特征和地區(qū)分布特征。

關(guān)鍵詞：瀾滄江上游 青藏高原 溜筒江 暴雨特性

中圖分類號：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（b）-0104-05

在各類自然災(zāi)害造成的損失中， 氣象災(zāi)害造成的損失占絕大部分，其中暴雨等降水是主要的災(zāi)害性天氣之一， 它造成的災(zāi)害也是較常見的， 特別是一些特大暴雨， 雖然發(fā)生的概率相對較小， 但其發(fā)生時(shí)所造成的破壞則是毀滅性的，尤其對于水電站等而言強(qiáng)降水導(dǎo)致的特大洪水被視為水電站安全的第一威脅。在水電站設(shè)計(jì)中，若是一等大（I）型工程采用的壩型為當(dāng)?shù)夭牧蠅危凑找?guī)范，應(yīng)采用可能最大洪水作為校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。目前推求可能最大洪水主要采用水文氣象途徑，即先分析電站可能最大降水，然后按照產(chǎn)匯流方法推流得到可能最大洪水。其中可能最大降水分析主要依據(jù)的是流域內(nèi)及鄰近地區(qū)的暴雨資料分析得到。可能最大降水的分析與暴雨特性密不可分。文章以瀾滄江上游溜筒江水文站為界劃定瀾滄江上游流域，依據(jù)流域內(nèi)外實(shí)測暴雨資料，分析總結(jié)流域暴雨特性，為古水水電站可能最大降水分析奠定基礎(chǔ)。

1 流域概況

瀾滄江是云南省6大水系之一，是一條重要的國際河流，位于東經(jīng)94 °～102 °、北緯16 °～34 °之間，河流大體自北向南流，流域呈條帶狀，兩頭大，中間小，形似“啞鈴”。流域上寬下窄，支流呈對稱發(fā)育。北部與金沙江源頭通天河相鄰，西部與怒江相鄰，東部與金沙江和紅河相鄰。

瀾滄江發(fā)源于青藏高原唐古拉山北麓，源頭為谷涌曲，在匯入支流扎納曲后稱扎曲。扎曲納入左岸支流子曲后于昌都匯合右岸支流昂曲后始稱瀾滄江，流經(jīng)西藏進(jìn)入云南，于云南南部西雙版納州流出國境。出國后稱湄公河，流經(jīng)緬甸、老撾、泰國、柬埔寨、越南等國后，在越南南部匯入南中國海。（見圖1）

流域內(nèi)自然地理?xiàng)l件差異較大，按水文條件大致分為3個(gè)地域，溜筒江水文站以上為上游區(qū)，位于青藏高原東南部，平均海拔高4 500 m，區(qū)內(nèi)除險(xiǎn)峻高大的雪峰外，地形起伏較和緩，河谷寬坦，水流平緩。溜筒江水文站至戛舊水文站之間為中游區(qū)，上游區(qū)中游區(qū)位于橫斷山縱谷區(qū)，兩岸山嶺受河流強(qiáng)烈切割成深谷，山脈間諸河（金沙江、瀾滄江、怒江）平行南下，形成“三江并流”景觀，平均海拔高2 520 m。戛舊水文站至國境為下游區(qū)，縱貫云貴高原西部，地勢自北向南逐漸降低，水系發(fā)育，平均海拔1 540 m。

瀾滄江流域總體屬于西南季風(fēng)氣候，流域北部為非季風(fēng)區(qū)，但全流域均具有顯著的干、濕二季。水汽來源主要是西南暖濕氣流。一般5月至10月為雨季，11月至翌年4月為干季。由于瀾滄江縱跨13個(gè)緯度，在地區(qū)和垂直方向上氣候有明顯差異。上、中、下游可大致對應(yīng)于3個(gè)氣候區(qū)。上游為低溫少雨的青藏高原高寒氣候區(qū)。該區(qū)大部分處于青藏高原高海拔地區(qū)，其緯度約在北緯29 °～34 °之間，是西風(fēng)帶冷空氣容易影響的地帶。冬季受冷空氣的影響和高海拔地區(qū)強(qiáng)烈的輻射降溫作用，極端最低氣溫可降至零下30℃以下。多年平均氣溫0 ℃～8 ℃，最高氣溫26 ℃～33 ℃，最低氣溫-19 ℃～-33 ℃。中游為立體氣候顯著的寒帶至亞熱帶過渡性氣候區(qū)。孟加拉灣豐沛的暖濕空氣容易由偏南或西南氣流沿橫斷山谷地區(qū)向北輸送到中游地帶，使該地區(qū)能常年保持濕潤。同時(shí)嶺谷相間，相對高差可達(dá)3 000 m以上的地形地貌和特殊的山系分布使其氣溫和降水量的垂直變化非常明顯。這一地區(qū)的氣候包含了亞熱帶、溫帶到寒帶的多種氣候類型，立體氣候顯著。在“三江并流”區(qū)的狹窄區(qū)段，由于水汽入流斷面變窄，流速加大，單位面積的水汽通量增大，從而導(dǎo)致該區(qū)域降水量大。下游為高溫濕潤的亞熱帶氣候區(qū)。海拔高度要低得多，降水以液態(tài)降水為主，量級較上、中游大。

從整個(gè)流域看，降水和氣溫均由北往南隨緯度降低而遞增。但在同一地區(qū)不同海拔高度的氣候變化較大，降水量還受到水汽來源的迎風(fēng)坡、背風(fēng)坡的地形影響。水面蒸發(fā)量全流域差別較小。

2 基本資料

文章主要針對瀾滄江上游流域分析其暴雨洪水特性。收集有瀾滄江上游流域及其鄰近地區(qū)自建站以來至2010年共計(jì)43個(gè)站點(diǎn)的逐日降水資料，其中氣象站23個(gè)、水文站及雨量站共計(jì)20個(gè)站點(diǎn)。流域內(nèi)站點(diǎn)8個(gè)，平均站點(diǎn)密度為10 463 km2/站。站點(diǎn)分布情況如圖2所示。

3 暴雨特性分析

由于瀾滄江上游流域處于青藏高原東部腹地的高海拔地區(qū)，各雨量站單日降水強(qiáng)度較小，超過氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中暴雨標(biāo)準(zhǔn)（日降水量≥50 mm）的情況很少，因此針對流域降水特性，分析流域強(qiáng)降水采用大雨以上（日降水量≥25 mm）和中雨以上（日降水量≥10 mm）兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量描述流域的強(qiáng)降水。流域暴雨及強(qiáng)降水的主要特點(diǎn)是：暴雨及強(qiáng)降水時(shí)間分布集中，歷時(shí)長，雨強(qiáng)較小，連續(xù)降雨過程多，降雨面積較廣，暴雨中心分布不均。流域暴雨及強(qiáng)降水與洪水發(fā)生具有較好的對應(yīng)關(guān)系，并且雨-洪響應(yīng)時(shí)間長，洪水起漲平緩等特點(diǎn)。

3.1 強(qiáng)降水的季節(jié)特征

流域地處青藏高原，僅南部少數(shù)地區(qū)為季風(fēng)控制區(qū)，大部分地區(qū)屬季風(fēng)邊緣帶控制區(qū)，北部為非季風(fēng)區(qū)。季風(fēng)邊緣帶控制區(qū)的天氣氣候背景比季風(fēng)控制區(qū)及非季風(fēng)控制區(qū)均復(fù)雜。雖然流域并非全部為季風(fēng)區(qū)，但仍然可以將流域按降水的季節(jié)特征分為干季、雨季：每年5～10月初流域受季風(fēng)、季風(fēng)邊緣帶和地球季節(jié)變化的影響，水汽充沛，降水集中，容易出現(xiàn)強(qiáng)降水，因此這段時(shí)間為流域的雨季；11月至次年4月流域受西風(fēng)帶控制，水汽較少，降水也少，因此這段時(shí)間為流域的干季。

根據(jù)流域及周邊地區(qū)43個(gè)代表站資料統(tǒng)計(jì)，流域多年平均降水量為509 mm，年降水量最多的站點(diǎn)是類烏齊，為609 mm，最少的是溜筒江，為392 mm。流域年降水有著明顯的年際變化。多雨年年降水量可以超過600 mm，最多的為1998年達(dá)到612 mm；少雨年年降水量不到400 mm，最少的1987年僅為365 mm。流域降水量季節(jié)變化明顯，年內(nèi)分配不均勻，其中夏季多年平均降水為300 mm，占流域全年降水量的59%；其次為春季，多年平均降水量為97 mm，占全年降水量的19%；再次為秋季，多年平均降水量為87 mm，占全年降水量的17%；降水量最少的是冬季，多年平均降水量為25 mm，占全年降水量的5%。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)成果，分析得到流域暴雨及強(qiáng)降水季節(jié)特征如下。

（1）流域暴雨、強(qiáng)降水以及極端降水主要出現(xiàn)在6～8月，但其他月份（如：3月、4月、5月和10月）也會出現(xiàn)暴雨以及極端降水，如溜筒江站日降水歷史極值44.2 mm，出現(xiàn)在1994年3月21日；德欽站歷史極值64.5 mm，出現(xiàn)在2008年10月27日。流域盛夏季節(jié)出現(xiàn)的暴雨或降水強(qiáng)度隨緯度由北向南呈增大趨勢，這與地形在此段迅速升高有直接關(guān)系。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示流域內(nèi)很少出現(xiàn)暴雨以上強(qiáng)降水，日降水歷史極值超過50 mm的站點(diǎn)有15個(gè)，日降水歷史極值在40～49 mm之間的站點(diǎn)有19個(gè)，日降水歷史極值低于40 mm的站點(diǎn)有5個(gè)，其中下拉秀、若巴、阿東和布村等站由于資料系列較短，故沒有分析歷史極值的強(qiáng)降水值。（見表1）

（2）由于流域所處的地理位置和天氣氣候特征制約，在冬季（11月、12月、1月）流域降水很少，暴雨及強(qiáng)降水在這一時(shí)段不會出現(xiàn)。

（3）流域內(nèi)站點(diǎn)的觀測資料統(tǒng)計(jì)顯示未出現(xiàn)過大暴雨（日降水≥100 mm），這與流域地理位置、地形及與天氣環(huán)流配置有著密切聯(lián)系。但值得注意的是流域的毗鄰地區(qū)出現(xiàn)過大暴雨，如流域西南側(cè)的察隅、丙中洛和貢山均出現(xiàn)過大暴雨降水事件。

（4）流域一次降雨過程，一般為2～5 d，夏季長歷時(shí)降雨往往由幾次降雨過程組合而成，因而降雨歷時(shí)較長，降雨過程呈多峰型。

3.2 強(qiáng)降水的地區(qū)分布特征

瀾滄江上游流域多年平均降水量、最大1日、3日降水量等值線見圖3、圖4。

從多年平均降水量等值線圖上可以看出，流域降水總體存在由北向南逐漸遞增的特征，但空間分布差異還是較大，存在著降水分布的復(fù)雜性和特殊性。流域不同地區(qū)年降水在350～625 mm之間，其中最多的地區(qū)位于類烏齊（多年平均年降水為609 mm）一帶。類烏齊以北的囊謙年降水為536 mm，雜多年降水為533 mm，至治多年降水減少到411 mm。類烏齊以南為少雨區(qū)，多年平均年降水在400～500 mm之間，其中昌都年降水為482 mm，流域外西南側(cè)嘉玉橋年降水為386 mm。流域次多雨區(qū)主要分布在察隅、芒康一帶。多年平均年降水500～550 mm。流域南部是流域內(nèi)降水最少的地區(qū)，年降水為350～500 mm，溜筒江年降水僅為392 mm，德榮年降水僅為337 mm。從同一緯度的察隅-溜筒江-德榮年降水變化可見，降水呈自西向東的經(jīng)向減少趨勢，這與流域處于縱向嶺谷地區(qū)受多條縱向山脈阻隔水汽，同時(shí)阻礙降水系統(tǒng)生成發(fā)展有著直接聯(lián)系。

從多年平均最大1日、3日降水量等值線圖上可以看出流域主要有兩個(gè)暴雨中心，分別為昌都-類烏齊-丁青和芒康-左貢-溜筒江。類烏齊多年平均最大1日為29.7 mm，歷史最大1日降水為50.2 mm。溜筒江多年平均最大1日為27.7 mm，歷史最大1日降水為44.2 mm。由于阿東資料年限僅為9年，考慮氣候值統(tǒng)計(jì)至少為20年以上才有意義，因此在圖中未標(biāo)注，但特別值得注意的是阿東站9年的資料長度內(nèi)即已出現(xiàn)了108.0 mm（1984年7月27日）的大暴雨強(qiáng)降水事件，表明流域南部毗鄰區(qū)域有出現(xiàn)大暴雨等強(qiáng)降水事件的可能性。

從流域及周邊地區(qū)大雨和中雨以上降水頻次（圖5）可見，流域主要存在兩個(gè)暴雨及強(qiáng)降水中心（大雨以上頻次≥1.0次/年，中雨以上頻次≥16次/年），分別位于昌都-類烏齊-丁青一帶和左貢-芒康-溜筒江一帶，即就流域范圍而言，這兩個(gè)地區(qū)較易出現(xiàn)暴雨或強(qiáng)降水。

從流域多年平均最大1日、最大3日降水分布圖與流域強(qiáng)降水頻次分布圖可見，兩者分布區(qū)是大體一致的，這說明流域強(qiáng)降水的發(fā)生地具有頻次與強(qiáng)度的一致性，反映出流域強(qiáng)降水分布具有較好的穩(wěn)定性。

由于瀾滄江上游流域地勢復(fù)雜，降水面上分布不均，且強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)對應(yīng)的下墊面條件不盡相同，以致溜筒江以上部分強(qiáng)降水與洪水不完全相應(yīng)。如1970年7月18日這場洪水其洪峰流量為5 280 m3/s，居實(shí)測第1位，但其對應(yīng)的12日流域平均降水為83.2 mm，居實(shí)測第9位。

4 暴雨特性分析結(jié)論

瀾滄江上游地處青藏高原東部腹地的高海拔地區(qū)，氣候高寒，低溫少雨。由于其海拔高度大都位于雪線以上，水汽條件較差，年降水量普遍偏少。高程在5 000 m以上的高山有積雪冰川。該區(qū)多年平均降水量在390～610 mm之間，單點(diǎn)一日最大降水量為50.2 mm（類烏齊氣象站，2006年6月28日），極少出現(xiàn)暴雨以上強(qiáng)降水。流域年降水年際、年內(nèi)變化較明顯。冬春季節(jié)降水較少，夏秋季節(jié)降水相對較多。流域暴雨、強(qiáng)降水以及極端降水主要出現(xiàn)在6～8月，但其他月份也會出現(xiàn)暴雨以及極端降水。流域盛夏季節(jié)出現(xiàn)的暴雨或降水強(qiáng)度隨緯度由北向南呈增大趨勢。流域一次降雨過程，一般為2～5 d，夏季長歷時(shí)降雨往往由幾次降雨過程組合而成，因而降雨歷時(shí)較長，降雨過程呈多峰型。

流域降水總體存在由北向南逐漸遞增的特征，但空間分布差異還是較大，存在著降水分布的復(fù)雜性和特殊性。流域主要有兩個(gè)暴雨中心，分別為昌都-類烏齊-丁青和芒康-左貢-溜筒江。由于瀾滄江上游流域地勢復(fù)雜，降水面上分布不均，且強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)對應(yīng)的下墊面條件不盡相同，以致溜筒江以上部分強(qiáng)降水與洪水不完全相應(yīng)。

5 結(jié)語

瀾滄江縱跨13個(gè)緯度，流域內(nèi)自然地理?xiàng)l件差異較大，以溜筒江水文站為界的瀾滄江上游流域，地處青藏高原，氣候高寒，低溫少雨。文章以瀾滄江上游古水水電站可能最大洪水專題研究項(xiàng)目為依托，根據(jù)瀾滄江上游流域內(nèi)外43個(gè)水文氣象站點(diǎn)的資料，通過對多年平均降水量、最大1日、3日暴雨量以及大雨、中雨發(fā)生頻次的分析，總結(jié)得到瀾滄江上游流域暴雨的季節(jié)特征和地區(qū)分布特征。成果為古水水電站可能最大降水估算奠定了基礎(chǔ)，提供了依據(jù)。

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