板橋水庫流域降水量與徑流量特征分析

□李 琦(河南省駐馬店水文水資源勘測局)

板橋水庫流域降水量與徑流量特征分析

□李 琦(河南省駐馬店水文水資源勘測局)

文章根據(jù)板橋水庫流域1956-2014年降水量與徑流量的相關(guān)資料，利用統(tǒng)計學(xué)法進行分析計算，得出降水量的時空分配規(guī)律及頻率特征，徑流量的年內(nèi)、年際變化，以及降水量與徑流量的相關(guān)關(guān)系，并經(jīng)由圖表給出直觀表現(xiàn)，為水資源的合理開發(fā)利用提供幫助，從而促進流域社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

板橋水庫；降水量；徑流量；相關(guān)關(guān)系

1 流域概況

板橋水庫位于淮河流域洪汝河水系汝河上游，是一座以防洪為主，兼具發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的大型水庫。水庫控制流域面積768 km2，中、上游為山區(qū)，下游多為平原，山區(qū)、丘陵占70%，平原占30%。流域呈扇形，地面高程從西至東逐漸降低，主要支流有賈樓河、曹莊河、象河等。

該流域是全國乃至世界聞名的暴雨多發(fā)區(qū)，震驚中外的“75·8”特大暴雨洪水就發(fā)生在這里。水庫以上流域呈扇形，源頭短，水流急，洪水陡漲陡落，洪峰滯時一般為2-4 h左右。流域系土石質(zhì)山丘區(qū)，部分有森林、灌木及雜草復(fù)蓋，水土流失較嚴(yán)重。天然徑流量的多年平均值為2.60億m3，1975年最大，達到9.27億m3；1992年最小，僅為0.29億m3。流域內(nèi)有火石山、霍莊兩座中型水庫，集水面積分別為62 km2、20.50 km2，庫容分別為0.17億m3、0.10億m3。

板橋水庫流域位于南暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，一般春季（3-5月）溫暖、夏季（6-8月）炎熱、秋季（9-11月）涼爽、冬季（12-次年2月）較冷，四季分明。受季風(fēng)氣候影響，降水量比較充沛，但隨時間空間變化較大，容易發(fā)生旱澇災(zāi)害。降水量多年平均值為910 mm左右，汛期（6-9月）占整年的60%以上。

2 降水量特征分析

2.1 年際變化

根據(jù)1956-2014年59 a雨量資料分析，降水量在年際間差異極大，但多在其多年平均值上下波動，且具有隨機性。1984年為豐水年總降水量達到1 335 mm；1974年為平水年總降水量為896 mm；1966年為典型干旱年總降水量只有491 mm。

2.2 年內(nèi)變化

降水量在年內(nèi)的變化不像年際間變化那么隨機，但變化程度也是十分劇烈的。汛期（6-9月）期間降水量的多年平均值達到595 mm，約占全年的65%，極其容易發(fā)生大雨暴雨洪水。因為季候轉(zhuǎn)變，降水量隨之變化，流域內(nèi)冬季降水量占整年的6%；春季占20%；夏季占55%；秋季占19%，由此可得出降水量在年內(nèi)變化明顯，而且極不均勻。

進一步對板橋水庫流域各月平均降水量進行分析，可以得出其是呈正態(tài)分布的，7月份降水量最大，209.10 mm，所占比值為22.90%;12月份降水量最小，14.50 mm，所占比值僅為1.60%。

圖1 1956-2014年板橋水庫年降水量頻率曲線圖

2.3 頻率分析

選用1956-2014年59個連續(xù)年份的降水量作為一個序列，通過頻率計算分析，采用P-Ⅲ型頻率曲線進行擬合，利用Excel繪出年降水量頻率圖。由圖1可以得出1100 mm和700 mm是兩個臨界值，多于1100 mm的年份為豐水年，介于兩者之間的年份為平水年，少于700 mm的年份為枯水年。這59 a之中有12 a是豐水年，35 a是平水年，12 a是枯水年，分別選取2000年、1988年和2007年作為豐、枯和平水年的代表年份，其降水量分別為1263 mm、918 mm和569 mm。

3 徑流量特征分析

3.1 年際變化

通過對板橋水庫這59 a以來徑流量的各相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，其多年平均值為2.60億m3，1975年最大，為9.27億m3; 1992年最小，為0.29億m3，極值比為32.10，比值較大說明流域內(nèi)徑流量在年際間變化較劇烈。

板橋水庫流域徑流豐、平、枯水年是以《水文情報預(yù)報規(guī)范》(SL250-2000)中的距平值（年徑流量與其多年均值之差除以多年均值的百分?jǐn)?shù)）為標(biāo)準(zhǔn)劃分的，距平＞10%為豐水年，-10%≤距平≤10%為平水年，距平＜-10%為枯水年。統(tǒng)計結(jié)果顯示，有22 a為豐水年，5 a為平水年，有32 a為枯水年。

3.2 年內(nèi)變化

板橋水庫一年中徑流量隨季節(jié)的變化而變化，夏季最大，冬季最小，而且在這兩個季節(jié)中變化比較平緩，春、秋兩個季節(jié)中變化相對比較明顯。各季節(jié)徑流量占整年百分比為：春季是13.45%，夏季是62.13%，秋季是19.82%，冬季是4.60%。聯(lián)系前面對降水量的分析，可以得出降水量對徑流量的年內(nèi)分配起到至關(guān)重要的作用，進一步驗證了產(chǎn)生徑流的主要條件是降水。

4 降水量與徑流量相關(guān)性分析

流域徑流的影響因素有很多，比如氣候、下墊面以及人類活動等，由于降水和徑流之間存在一定的因果關(guān)系，故降水量和徑流量的相關(guān)關(guān)系可以直接用相關(guān)系數(shù)r來表示，0.00≤|r—≤0.19為無線性相關(guān)，0.20≤|r—≤0.39為低度線性相關(guān)，當(dāng)0.40≤|r—≤0.69為顯著線性相關(guān)，0.70≤|r—≤0.89為高度線性相關(guān)，0.90≤|r—≤1.00為極高度線性相關(guān)。

4.1 年內(nèi)相關(guān)性分析

通過計算1956-2014年的降水量與徑流量各月多年平均值的相關(guān)系數(shù)|r—=0.97，認為兩者是極高度線性相關(guān)。從歷年數(shù)據(jù)作圖分析，可以看出二者均呈正態(tài)分布，由此證明二者在年內(nèi)的分布都具有一定規(guī)律，且體現(xiàn)出極大的相似性。

4.2 年際相關(guān)性分析

計算1956-2014年的降水量與徑流量各年總值的相關(guān)系數(shù)|r—=0.92，認為二者是極高度線性相關(guān)，計算二者汛期總值的相關(guān)系數(shù)|r—=0.94，也認為是極高度線性相關(guān)。進一步計算可知，20世紀(jì)90年代以后，年降水量與徑流量的相關(guān)系數(shù)逐漸減小，同時說明兩者的線性相關(guān)程度在逐漸降低，而汛期降水量與徑流量的相關(guān)系數(shù)先減小后增大（見表1），r汛期的變化與r年并不完全一致。以上可證明上世紀(jì)以來徑流受降水的影響較之前有所削減。

5 結(jié)語

本文收集整理了板橋水庫流域1956-2014年降水量與徑流量的各項數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，最終通過計算得出如下結(jié)論：

一是降水量在年際間變化呈波動態(tài)勢，數(shù)值在其多年均值上下變化的年份居多，且無規(guī)律可循；降水量在年內(nèi)的分配具有一定的規(guī)律，但極為不均勻，汛期四個月的降水量占整年的七成之多。二是徑流量在年際間變化十分劇烈，59a中幾乎都是豐、枯水年，平水年極少；徑流量在年內(nèi)的分布規(guī)律與降水量極為相似。三是降水量與徑流量呈極高度線性相關(guān)關(guān)系，但二者的相關(guān)關(guān)系有逐漸減弱的趨勢，近些年來徑流受降水的影響較之前有所削弱，但受人類活動的影響相對逐年增加。

表1 1956-2014年年降水量與徑流量相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計表

對板橋水庫流域降水量與徑流量特征分析的研究，有利于水資源的合理開發(fā)利用，進而促進流域社會的進步與地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

（責(zé)任編輯：韋詩佳）

TV 12

B

1673-8853（2016）10-0040-02

2016-08-10