巢湖流域徑流量時間分配及趨勢變化分析

周俊成

一、引言

在水文系統(tǒng)中，水文時間序列變化具有趨勢性。由于自然條件及人類活動影響，流域水文特征隨時間序列的演變特征將發(fā)生變化。徑流的變化直接關系水資源的變化，分析徑流的變化趨勢對水資源可持續(xù)利用及防汛減災具有重要意義。水資源的合理分配與利用可以帶來巨大的社會和經濟效益，同時為可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎。通過對巢湖流域徑流數據的分析，推求其年內分配及變化趨勢，分析變化原因，可為區(qū)域開發(fā)規(guī)劃提供參考，為區(qū)域水資源管理提供理論依據。

二、流域概況

巢湖流域位于長江下游左岸，處于安徽省中部。流域以西以江淮分水嶺為界，東瀕長江，南與菜子湖、白蕩湖、陳瑤湖及皖河流域毗鄰。流域總面積13486km2（含銅城閘以下牛屯河流域面積404km2），約占安徽省總面積的9.3%。其中，巢湖閘以上9153km2，巢湖閘以下4333km2。流域形狀東西長，南北窄。跨合肥、巢湖、六安及安慶4市的16個縣（市區(qū)）。主要支流發(fā)源于大別山區(qū)，自西向東流經巢湖，由裕溪河、牛屯河入長江。巢湖居流域中心，四周河流呈放射狀注入。其中，較大的支流有杭埠河、派河、南淝河、柘皋河、白石天河和兆河等。巢湖閘以下為裕溪河，主要支流有清溪河、西河等。流域上游為山丘區(qū)，中下游沿巢湖和沿長江為平原圩區(qū)。

屬亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)。多年平均氣溫為16℃，極端最高氣溫為41.3℃，極端最低氣溫零下15.7℃。相對濕度76%。流域最大年降水量1826mm，發(fā)生于1991年；年最小降水量672mm，發(fā)生于1978年。暴雨主要集中在汛期5～8月，總體分布規(guī)律是南大北小。除長江洪水頂托倒灌外，流域內的洪水由暴雨形成。

三、采集數據及分析方法

巢湖流域徑流量采用出口長江斷面：鳳凰頸排灌站、鳳凰頸閘、裕溪閘、銅城閘4個水文站1991～2015年的流量實測資料。同時也收集了吳山、柘皋、巢湖閘、銅城閘、新橋、開城橋、泥河、兆河閘、白山、梁家壩、湯池、曉天、主簿源、張家店、桃溪、山南、董鋪、元疃18個巢湖流域雨量代表站點的降水資料。各時間序列變化趨勢的顯著性采用非參數統(tǒng)計檢驗方法，并采用年份內分配不均勻系數法分析變量的年內分布特性。同時加入龍河口、董鋪、巢湖閘三個站點蒸發(fā)量及巢湖、萬佛湖、董鋪、眾興等水庫庫容變量因素。

四、徑流量的時間分配

1.年內變化特征

（1）徑流年內分配特點

根據凰頸排灌站、鳳凰頸閘、裕溪閘、銅城閘流量及前述湖庫水位資料，計算出多年平均月徑流量年內分配（見圖1）。

圖1 巢湖流域1991～2015年多年平均月徑流量年內分配圖

圖2 巢湖流域1991～2015年徑流年內分配不均勻系數圖

圖3 巢湖流域1991～2015年多年平均月降水量年內分布圖

圖4 巢湖流域多年平均月降水量與平均流量分配圖

表1 巢湖流域1991～2015年多年平均流量及多年月最大、最小徑流量表

表2 巢湖流域季節(jié)平均、最大、最小降水量占全年降水量百分比

表1給出了1991～2015年各月平均徑流量、最大徑流量、最小徑流量值，因處長江中下游區(qū)域，受梅雨、汛期暴雨及臺風的多種因素影響，巢湖流域徑流年內分配不均勻。6月、7月、8月約占多年平均年徑流量56%；1月、2月、3月、11月、12月徑流量比較接近。百分比基本都維持在3%左右，反映了流域年內分配不均勻，變化幅度較大的特征。

（2）徑流年內不均勻系數

徑流不均勻系數反映了徑流年內分配的豐枯差別變化幅度，巢湖流域徑流量年內分配不均勻系數見圖2。

1993年、1999年、2004年、2012年、2015年不均勻系數最小，基本等于本時間序列多年平均徑流量，比例為20%。多年年內分配不均勻系數C'vy的平均值為0.12，約15個年份年內分配不均勻系數明顯大于平均值，說明這些年份分配不均勻，約占40%，洪澇比較頻繁。總體上看分配均勻與不均勻交替變化，沒有明顯規(guī)律性。

2.徑流的年際變化

巢湖流域長江出口本序列年份平均徑流量為158m3/s,徑流量的年際變化徑流量較大的依次為457m3/s（1991年）、338m3/s（2003 年）、252m3/s（2010年），徑流量較小的為46m3/s（2001年）、50m3/s（1994 年）、61m3/s（1997年）、61m3/s（2000 年）、77m3/s（1995年）、85m3/s（1992 年）、90m3/s（2013年），其他年際尤其是2004～2015年間變化幅度基本較小，多年平均徑流的量158m3/s。通過對比巢湖及流域內各水庫調蓄等因素參加計算后，年際變化幅度略有減小。可見流域內湖泊水庫對徑流量調蓄有一定作用。

五、多年平均降水量的時間分配

1.降水量的年內分配

巢湖流域屬亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)，降水較豐沛，對1991～2015年多年平均月降水年內進行分析見圖3，可以看出降水量集中的月份是3～8月，占全年降水的71.3%，其他月份降水占全年28.7%，可見降水集中在春夏季，易形成春夏澇、秋冬旱的局面。

根據季節(jié)劃分，3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12～2月為冬季。各季節(jié)平均、最大和最小降雨量占全年降雨量的百分比數據的統(tǒng)計分析見表2，一般狀況下，該區(qū)域降水主要集中在夏春季，分別占全年的45.2%、26.2%。秋冬季降水偏少，分別占15.6%、13.1%。近25年最大降水量出現在夏季約88%，最小降水量全部出現在冬秋季。

2.降水量的年際變化

巢湖流域此次樣本序列降水量較大的依次為 1826mm（1991年）、1508mm（2003年）、1434mm（2010年）、1359mm（1993年）、1326mm（2014年）。降水量較小的依次為 837mm（2001年）、854mm（1995 年）、868mm （1994 年）、880mm（1997年）、945mm（2013年），25年均值為1151mm。豐枯降水交替出現，變化趨勢不明顯，沒有通過置信度95%的檢驗。

3.降水量對徑流趨勢變化的影響

巢湖流域多年平均月降水量和平均流量的年內分配對比見圖4，徑流量年內變化顯著，和降水量變化基本一致。6～8月降水明顯，相應徑流量明顯增大，流域上游為山丘區(qū)，下游主要以圩區(qū)為主，產匯流較快，雖然氣溫較高，農業(yè)灌溉、土壤蒸發(fā)及植物蒸散發(fā)有所增多，但期間雨水豐沛，前期土壤含水量較大，故對徑流量影響不明顯。8月之后至次年5月，降水明顯減少，徑流量也隨之明顯變化，氣候為亞熱帶濕潤性季風氣候區(qū)，期間農業(yè)用水很少，一般不會發(fā)生缺水現象。

六、結論

通過對巢湖流域1991～2015年降水數據分析，流域內降水年內分配不均勻，主要集中在6～8月，而冬季降水很少。對降雨量年際變化進行檢驗，沒有發(fā)現明顯趨勢。流域徑流量年內分配不均勻，變化幅度較大，總體也無明顯變化趨勢，徑流偏枯不多，豐水徑流年份較少。通過降水量和徑流量數據比較，降水變化對徑流變化影響明顯，通過巢湖湖容及流域內水庫統(tǒng)計分析，可以看出對年際間徑流量變幅過大發(fā)揮了一定調蓄作用，能夠更為充分地對水資源進行利用