长江流域径流时空分布及变化规律研究.doc

长江流域径流时空分布及变化规律研究戴明龙 张明波摘要:为了向长江流域综合规划修编工作提供基础水文支撑资料，依据长江主要干支流水文站的实测资料，分析了长江流域的降雨径流时空分布规律，长江流域径流深的分布情况、干流主要控制站径流的组成、年际变化及丰枯特征、年内分配特征等。结果表明，长江流域年径流深地区分布及年内径流分配不均;支流径流年际变化大、干流变化小，常出现连续丰水年和连续枯水年的情况。长江流域径流时空分布特征应在流域综合规划修编时予以重视。关键词:径流; 地区分布; 年际变化; 年内分配; 长江流域中图法分类号: TV121 文献标志码: A文章编号: 1001-4179(2013)10-0088-04Research on temporal and spatial distribution law of runoff in Yangtze River BasinDAI Minglong，ZHANG MingboAbstract: In order to provide basic hydrological support data for comprehensive planning revision of Yangtze River Basin，based on the measured data of main hydrological stations of main stem and tributaries of Yangtze River，the temporal and spatial distribution laws of precipitation and runoff are analyzedThe main analysis contents contain the distribution condition of runoff depth in the basin，runoff composition of main hydrological stations of the main stem，inter-annual variation of runoff and its characteristics in flood season and dry season，and annual distribution of runoffThe analysis results show that the regional distributions of annual runoff depth and the annual runoff are uneven; the inter-annual variation of runoff in tributaries is lager，but smaller in main stem，and consecutive wet years or dry years occur frequently in tributariesThese temporal and spatial distribution characteristics of runoff should be considered in the comprehensive planning revision of Yangtze River BasinKey words: runoff; regional distribution; inter-annual variation; annual distribution; Yangtze River Basin长江流域多年平均径流深为553 mm，主要由降雨补给，虽然河源地区有高山融雪、冰川径流补给，但所占比重很小。因此，径流的地区分布基本上与降水一致，受气候、降水、地形、地质条件综合影响，既有地带性变化和垂直变化，也有局部地区的特殊变化1。同时，受降雨的年际变化影响，径流还呈现出较显著的年际变化。1 径流地区分布长江流域年径流地区分布不均匀，总体而言，南岸大于北岸，下游大于上游2，自东南向西北递减。径流深大于1 200 mm 的多水区位于四川盆地西部边缘、大巴山南部、洞庭湖、鄱阳湖水系，小于300 mm的低值区主要位于四川盆地、南阳盆地和长江下游北岸支流滁河。峨眉山、二郎山为全流域最大径流深高值中心，处在“雅安天漏”的气候区内，雅安西南方向的荥经和天全站径流深高达1 606 mm 和1 580 mm，大巴山南麓和长江下游黄山附近各有一个高值区，黄山站(山岔)径流深达1 554 mm，旌德站径流深1 593 mm。若以接近流域多年平均径流深的500 mm等值线来划分多水区与少水区，则等值线沿大巴山、米仓山、龙门山东北麓于岷山折向正南，在九顶山西北背风坡西北偏北向经岷江上游西南沿邛崃山、鲁南山绕行五莲峰至乌蒙山。等值线以西、以北地区属少水区，长江河源为全流域径流深最小的地区，不足50 mm，通天河玉树以上多在200 mm以下2，直门达站以西仅100 200 mm; 等值线以南、以东地区为多水区，除少数地区外均大于流域多年平均径流深，中下游地区年径流深大多为6001 200 mm。地形对流域径流的地区分布影响很大，因水汽受阻山脉迎风坡抬升凝云致雨，一般为径流高值区，长江流域径流深大于1 000 mm 的等值线所包围的丰水区均分布在山脉的迎风坡，如五莲峰与乌蒙山之间的云贵高原山区有多个径流深大于1 000 mm 的闭合圈。其他还有秦岭南部的汉江上游，大巴山南面的长江上游支流小江、汤溪河，雪峰山东南部的洞庭湖资水中上游地区，武陵山东南部的清江至澧水之间，罗霄山东南部两湖交界一带，九岭山东南面的鄱阳湖修水附近，怀玉山、天目山东南的饶河、信江一线等地，均处于山脉迎风坡、径流深大于1 000 mm 的多水带。背风坡和平原地区为相对低值区。例如四川盆地有一300 mm的低值闭合圈，长江中游北部南阳盆地也有一个小于300 mm的低值区。金沙江上游和雅砻江上游部分地区径流深小于300 mm，为流域内的最大过渡带。四川盆地、南阳盆地、江汉平原、洞庭湖水系和太湖水系等平原湖泊水网密布地区，径流深变化不大。而受地形影响十分明显的山区，等值线梯度变化较剧烈。2 径流地区组成一般选择设计依据站以上的若干控制性水文站统计相同年份的径流量均值，计算各水文站平均径流量占设计依据站的比例，该比例即为径流的地区组成3。本文根据19522006 年长江流域主要控制站同期水文资料，分析了干流主要控制站宜昌、汉口、大通等水文站多年平均径流量及其地区组成。宜昌水文站多年平均年径流量为4 331 亿m3，其径流地区组成见表1。金沙江集水面积约459 万km2，其上中游约有7 万km2 的地区多年平均降水量小于400 mm(是长江流域降水量最小的地区)，另约有30 万km2 的地区多年平均降水量小于800 mm，但由于面积大且地下水补给丰富，是宜昌径流的重要来源，年径流量占宜昌水文站的334%，远小于其面积比(456%)。岷江由于流经著名的鹿头山和青衣江暴雨区，充沛的雨量补给使水量丰富，高场水文站集水面积仅占宜昌站的135%，径流量占宜昌站的199%，大于其面积比。嘉陵江上游虽然因地势较高，降雨量较少，中、下游位于四川盆地腹部地区，暴雨较盆地边缘少，但由于流经大巴山和川西暴雨区，其径流量占宜昌站的比例与面积比相当。乌江流域多年降雨量1151 mm，比宜昌径流其他来源地如金沙江的715 mm、岷江的1 089 mm、嘉陵江的935 mm均大，故乌江多年平均径流量所占比例大于其面积比，径流量占宜昌站的114%。表1 长江宜昌以上年径流地区组成(19522006 年系列)汉口站多年平均年径流量为7 121 亿m3，其径流地区组成见表2。汉口站径流以宜昌以上地区来水为主，宜昌以上地区控制面积占汉口站的676%，多年平均径流量占汉口站的608%; 其次为洞庭湖四水，由于流经湘西北暴雨区，虽然洞庭湖四水集水面积只占汉口站的14%，径流量却占237%，径流量所占比例远大于其面积比;汉江集水面积占汉口站的95%，径流量只占汉口站的67%，小于其面积比。表2 长江汉口以上年径流地区组成(19522006 年系列)大通站多年平均年径流量为8 992 亿m3，径流地区组成见表3。在大通径流来源地中，宜昌以上地区集水面积占大通的59%，多年平均年径流量占大通站的482%; 汉口以上地区集水面积占大通站的873%，多年平均年径流量约占大通站的792%; 位于湘西北暴雨区的洞庭四水和位于江西暴雨区的鄱阳湖水系，集水面积分别占大通站的122%，95%，径流量却分别占188% 和168%，均大于其面积比，是大通站径流的重要来源。表3 长江大通以上年径流地区组成(19522006 年系列)3 径流年际变化及丰枯特性河川径流量的年际变化主要取决于降水量的年际变化，同时还受到流域的补给类型及流域内地貌、地质等条件的影响3。长江流域河川径流主要来源于大气降水，由于各地产流、汇流条件不一，使得河川径流的年际变化比降水要大。变差系数Cv是水文统计中的一个重要参数，用来说明水文变量长期变化的稳定程度4。长江流域主要站年径流变差系数见表4。由表4 可以看出，长江流域径流年际变化呈现支流大、干流小的规律。主要支流控制站在01304 之间，变差系数大于05 的地区主要分布在嘉陵江中上游干流、汉江中上游、中游干流下段左岸及湖口以下干流北岸部分地区; 变差系数小于03 的地区主要分布在金沙江上游、青衣江、岷江干流、大渡河、两湖水系大部分地区。由于长江上游集水面积较大，干支流径流存在丰、枯水互补现象，故随着汇入支流的增加，干流年径流变化渐趋稳定，变差系数呈现沿程递减的趋势，河源为038，攀枝花站为017，宜昌站为011。宜昌以下由于洞庭湖、鄱阳湖、汉江等地气候的差异，径流加入不同步，变差系数有沿程加大趋势，但由于江湖调蓄能力较强，变差系数增加的辐度不大，汉口站为012，大通站为015。年径流量的极值比(最大值W大与最小值W小的比)也可表征径流丰枯的年际变化规律。长江流域主要站年径流量极值比见表4。由表4 也可看出长江流域径流年际变化支流明显大于干流的特点。各主要支流控制站年径流量极值比多在2070 之间，一般在3050之间，中下游普遍大于上游，其中以鄱阳湖水系李家渡站的69 为最大，其次为昌江渡峰坑站的56、汉江皇庄站的51、赣江外洲站的48; 以岷江高场站的20最小。承接了各支流来水后，干流的年径流极值比变化比较稳定，从金沙江的攀枝花站至下游的大通站，干流控制站的极值比在1821 之间。表4 长江流域主要站径流特征值统计 注: 除小得石站系列统计至2000 年外，其余各站系列统计至2006 年。长江流域径流年际变化的另一个表现为，在年径流系列中常有连续数年水量较丰和连续数年水量较枯的情况。连续丰水年一般为26 a，连丰24 a比较多见，连续丰水年平均年径流量与多年平均值之比为1116; 连续枯水年一般也为26 a，连续枯水年平均年径流量与多年平均值之比为0609。从统计资料看，长江流域较大地域范围出现丰水的年份主要有1954 年和1998 年。1954 年，乌江和洞庭湖总出流、长江干流的宜昌大通河段年径流量均为实测系列的最大值。1998 年，金沙江、鄱阳湖总出湖水量为实测系列最大值，大通站年径流量仅次于1954 年。较大地域范围出现枯水的年份主要有2006年，该年岷江、沱江、乌江、干流的寸滩宜昌河段均为历年最枯，金沙江、嘉陵江年径流量位于其实测系列倒数第三，宜昌站实测年径流量2 848 亿m3，较多年平均值偏小36%，为1878 年以来实测最枯年。4 径流年内分配长江流域有明显汛期、非汛期之分，汛期与雨季时间相应。径流年内分配规律与降雨相似，年内分配不均匀，主要集中在夏季。连续最大4 个月径流占全年径流的百分比，上游北岸多在60%75%，南岸在60% 左右，中游宜昌至湖口干流、洞庭湖水系为55%65%，汉江、鄱阳湖为60%70%; 下游湖口以下干流北岸为60%70%，南岸为50%60%，太湖水系为50%左右。从干支流主要控制站径流年内分配情况来看，连续4 个月径流量占年径流的百分比，干流有从上游向下游递减的趋势，直门达站为72%，屏山站为66%，宜昌站为59%，汉口站为54%，至大通站为51%。上游北岸支流连续4 个月径流量占年径流的百分比较南岸支流大，雅砻江、岷江、沱江、嘉陵江均在62%以上，乌江为604%，说明上游支流径流年内分配北岸较南岸集中。中下游支流两湖水系连续最大4 个月径流占年径流的百分比相差不大，在60%70%之间，汉江皇庄站连续最大4个月径流占年径流的百分比为56%。连续最大4 个月径流出现时间的早晚，与各地进入雨季的时间相似，由东南向西北逐步推迟，南岸湘江最早，为36 月，鄱阳湖水系、洞庭湖的资水为47 月，澧水、乌江为5 8 月，北岸的岷江、沱江为69 月，秋汛现象明显的汉江、嘉陵江为710 月。长江干流上游攀枝花至宜昌河段为710 月，汉口至大通河段为69 月。每年11 月至次年3 月间雨量稀少，是长江流域的枯水季节，径流补给以地下水为主。长江流域各地雨季结束时间一般下游早于上游，南岸早于北岸，各地出现枯水的时间也呈现此规律。随着雨季的结束，各地自东向西、自南向北依次进入枯季，一般南岸鄱阳湖水系的饶河、信江、抚河最早进入枯季，最枯3 个月为12月次年2 月，随后是鄱阳湖水系的赣江、修水和洞庭湖水系的湘江、资水，以11 月次年1 月最枯，再往西澧水、乌江以12 月次年2 月为最枯，北岸的汉江、嘉陵江、沱江、岷江以13 月为最枯，雅砻江以24 月为最枯。长江干流出现枯水的时间也是下游早于上游，汉口至大通河段以12 月次年2 月为最枯，寸滩至宜昌河段以13 月为最枯，华弹至屏山河段以2 4 月为最枯。长江主要干支流控制站最枯3 个月径流量占年径流量的比例一般在50120 之间。长江流域主要控制站连枯、连丰径流特征值见表5。表5 长江流域主要站连枯连丰径流特征值统计5 结论本文依据长江流域主要干支流控制站实测流量资料，归纳总结了长江流域的径流地