落久水庫氣候變化特征及其影響分析

2017-03-22 02:30:04羅紅磊蘇志周紹毅何如黃梅麗

農業與技術 2017年3期

羅紅磊+蘇志+周紹毅++何如+黃梅麗

摘要：運用數理統計方法，對廣西落久水庫區域氣候變化特征進行分析，結果表明：水庫四季及年平均氣溫、極端最低氣溫、極端最高氣溫均呈增高趨勢，氣候變暖明顯；年降水量呈減少趨勢，但主汛期、夏季、冬季、一日最大和月最大降水量均呈增多趨勢；≥100mm以上的暴雨日數呈增多趨勢；春旱、夏旱和秋旱日數呈增加趨勢，冬旱日數略呈減少趨勢；蒸發量、雷電均呈減少趨勢。探討氣候變化對落久水庫的影響，并給出水庫應對氣候變化的若干措施和建議。

關鍵詞：氣候變化；影響分析；線性趨勢；落久水庫

中圖分類號：P467 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170229062

落久水利樞紐工程是國務院以國函（2007）40號文批準的《珠江流域防洪規劃》中確定的廣西柳江防洪控制性工程之一。工程位于廣西壯族自治區柳州市融水苗族自治縣境內的柳江流域融江支流貝江下游，是貝江干流規劃六級開發方案中的第5個梯級，工程建設任務為以防洪為主，兼顧灌溉、供水、發電和航運等綜合利用。氣候變化對水庫建設和運行與有重要影響，氣候變化通過改變全球水文循環現狀，使極端事件的強度和頻次改變，進而也影響到大型水利工程的設計、運行[1-2]；同時，隨著氣候變化使極端天氣氣候事件發生的頻率增加，未來降水分布不均現象將更加明顯[3-4]，嚴重影響水庫的蓄水和防汛。因此，對落久水利樞紐工程區域的氣候狀況進行分析，初步了解氣候變化對水庫的可能影響，為水庫的建設和科學運行提供依據，科學應對氣候變化。

1 資料和方法

從可靠性、代表性、一致性3方面綜合分析后確定選取了融水縣氣象站作為參證氣象站來分析落久水庫流域的氣候狀況。融水縣氣象站的資料年限為1959—2015年。季節劃分按照3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—翌年2月為冬季。

利用數理統計方法對落久水庫區域的氣候變化進行分析，采用最小二乘法求氣象要素的線性趨勢，并對其進行顯著性檢驗[5]。

2 氣候概況及氣候變化特征分析

2.1 氣溫

水庫區域年平均氣溫為19.7℃，極端最高氣溫為38.8℃，極端最低氣溫為-3.0℃。水庫區域年平均氣溫的變化傾向率為0.147℃/10a（見表1），并通過了信度0.001水平的顯著性檢驗。年極端最高氣溫和極端最低氣溫的變化傾向率分別為0.118℃/10a和0.456℃/10a，均通過信度為0.001水平的顯著性檢驗。春、夏、秋、冬各季平均氣溫的變化傾向率分別為0.101℃/10a、0.153℃/10a、0.213℃/10a、0.131℃/10a，其中，夏、秋季平均氣溫通過信度為0.001水平的顯著性檢驗；春季平均氣溫通過信度為0.1水平的顯著性檢驗（見表1）。因此，氣溫呈增高趨勢，氣候變暖明顯。

2.2 降水

水庫區域于廣西的多雨中心，雨量充沛，年平均降水量1712.8mm。全年降水量呈減少趨勢，變化傾向率為-15.853mm/10a，4—9月汛期降水量呈減少趨勢，變化傾向率為-6.18mm/10a，而5—8月主汛期的降水量呈增多趨勢，變化傾向率為12.952mm/10a。春、秋季降水量呈減少趨勢，夏、冬季降水量呈增多趨勢。未來降水更趨于集中在5—8月主汛期或夏季。一日最大降水量和月最大降水量均呈增多趨勢，變化傾向率分別為1.551mm/10a和7.379mm/10a，表明未來降雨強度會增大（見表1）。

2.3 暴雨

水庫區域年平均暴雨日數為6.9d。≥50mm暴雨、≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日數的變化傾向率分別為-0.056mm/10a、0.078 mm/10a、0.024mm/10a，可見，≥50mm小量級暴雨日數減少，而≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日數增加，故可能更容易造成較大、較嚴重的暴雨洪澇災害（見表1）。

2.4 干旱

水庫區域的干旱以秋旱最多，冬旱次之，夏旱較少，春旱最少。春旱、夏旱和秋旱日數略呈增加趨勢，變化傾向率分別為0.541d/10a、1.064d/10a和1.419d/10a，冬旱日數略有減少趨勢，變化傾向率分別為-1.451d/10a。

2.5 蒸發量

水庫區域年平均蒸發量為1372.6mm，年蒸發量的變化傾向率為-48.971mm/10a ，并通過信度為0.001水平的顯著性檢驗，呈減少的趨勢（見表1）。

2.6 雷電

融水縣平均年雷暴日數57.7d，是廣西雷暴較多的地區。年雷暴日數和閃電日數的變化傾向率分別為-7.043d/10a和-3.659d/10a，均通過信度為0.001水平的顯著性檢驗，即雷暴日數和閃電日數均呈減少趨勢（見表1）。

3 氣候變化對落久水庫的影響

3.1 氣溫對水利樞紐工程的建筑材料和設施的安全性均有影響

以上分析結果顯示，落久水庫的年和四季的氣溫均呈上升趨勢，這對水庫的建設和運行有利有弊。在水庫安全上，不利的方面，夏季溫度升高，水庫長時間維持高溫高水位運行，水庫大壩的拉應力和壓應力都增加，對水庫運行帶來危害；有利方面，減弱了冬季枯水期水庫持續低溫低水位運行對水庫大壩帶來的不利影響。在水電站安全上，夏季氣溫增高影響發電機組的工作效益，冬季溫度升高有利于發電機設備的正常運行。在施工建設和水庫運營期間，夏氣溫的增高對施工和作業不利，冬氣溫的增高則可緩解工作人員的身體不適[6-7]。

3.2 降水量是影響水庫蓄水、調度、安全運營的決定性因素

落久水庫區域的年降水量和汛期降水量呈減少趨勢。降水量的減少，尤其是汛期降水量的減少，對水庫蓄水是非常不利，水庫有可能蓄水不足，從而影響農業灌溉、水庫供水、發電站發電及水庫航運等。但另一方面，主汛期降水量的增加則可能引發洪水威脅，增加水庫的運行風險；同時，一日最大降水量、月最大降水量、≥100mm暴雨和≥150mm大暴雨日數增加，可能容易造成較大、較嚴重的暴雨洪澇災害，對水庫防洪威脅大。從四季的降水變化和干旱變化來看，春季、秋季降水量減少，對應的春旱、秋旱增加，夏季降水量增多但干旱也增多，冬季降水量增多，有利于緩解冬季旱情，對應冬旱減少，四季降水、干旱的變化對未來水庫的供水、灌溉提出了更高了要求[6-7]。

3.3 蒸發量的變化可能影響改變水循環和水資源分布

落久水庫區域的年蒸發量下降可能會對水循環的分量產生一定影響，例如地面蒸發量減小、大氣水汽輸送減弱，這可以在一定程度上減輕氣溫升高、降水減少等氣候因素對徑流的影響，對庫水的自然損失量也會有所減少，故在一定程度上可緩解干旱，有利于水庫蓄水、抗旱[6-7]。

4 落久水庫應對氣候變化的措施和建議

雖然水庫區域全年降水量是呈一個微弱減少的趨勢，但是一日最大降水量和月最大降水量是呈現一個增多的趨勢。氣候變化引起流域降雨和上游來水的變化，影響到水利工程防洪的設計標準，故設計部門在工程建筑設計的相關參數中應酌情考慮氣候變化因素的影響。

水庫區域干旱發生頻率高，而且干旱發生的頻率、范圍和程度有加劇趨勢，加上人類頻繁活動影響，未來流域的來水和用水條件會發生變化，影響到水利工程的供水保證率。建議相應的調整工程的運行規則和規程，以保障水利工程的安全。

水庫區域未來降水更趨于集中在主汛期（5—8月）或夏季，防汛安全隱患會增大，建議在主汛期要加強水情信息的預測和監測，建立水庫科學運行規則和規程，充分發揮水庫在防汛抗旱中的調節作用，既保障水利工程的安全又能有效地進行攔截洪水，使汛期的洪水最大資源化。

水庫區域≥50mm量級暴雨日數減少，而≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日數增加，故可能更容易造成較大、較嚴重的暴雨洪澇災害。極端降水事件的增加，可能會加大極端水文氣候事件發生的頻次和強度，以及超標準洪水引發地質災害的發生，加大泥沙沖淤對水利工程安全和壽命的影響。建議在水利工程的運行管理中，重視暴雨、洪水的監測和預報，加強防洪抗旱應急預案的編制和執行。

水庫區域未來氣溫呈增高趨勢，氣候變暖明顯，持續性溫度升高將導致大壩的應力持續惡化使壩體出現趨勢性變形從而影響大壩安全。建議大壩設計、施工和運行中考慮氣溫變暖趨勢的影響。

水庫區域內雷暴日數雖然呈現減少趨勢，但其出現數量較多，仍需做好防范工作。

5 結論

水庫區域年平均氣溫、年極端最高氣溫、年極端最低氣溫和四季平均氣溫均呈增高趨勢，氣候變暖明顯。

水庫區域全年和4—9月汛期降水量呈減少趨勢，但是5—8月主汛期降水量、一日最大降水量和月最大降水量均呈增加趨勢，且≥100mm以上暴雨日數呈增加趨勢。從四季來看，夏、冬季的降水量有增加趨勢，春、秋季的降水量有減少的趨勢。

水庫區域春旱、夏旱和秋旱日數呈增加趨勢，冬旱略呈減少趨勢。

水庫區域的蒸發量和雷暴、閃電日數均呈減少趨勢。

氣候變化對落久水庫的影響有利有弊，針對水庫區域的氣候變化特點，提出了水庫應對氣候變化的若干措施和建議。

參考文獻

[1]張建云，王國慶.氣候變化與水庫大壩安全[J]. 中國水利，2008（20）：17-19.

[2]方衛華.環境和氣候變化對大壩安全的影響[J].貴州水力發電，2005，19（1）：10-13.

[3]IPCC. Climate change 2013： the physical science basis [M/OL]. http：//www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/，2013.