牧羊河流域出水徑流年內(nèi)分配格局變化研究

劉蜀鄂，雷 琳，高 雁

（云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明650092）

1 引言

徑流的總量和結(jié)構(gòu)變化是揭示徑流變化的兩個方面，徑流總量變化影響水資源利用規(guī)劃，而徑流結(jié)構(gòu)變化主要包括徑流年際分配及年內(nèi)分配變化，其反映了徑流的年內(nèi)季節(jié)分布，有利于水利設(shè)施設(shè)計及年內(nèi)農(nóng)業(yè)水資源利用。各學(xué)者在黑河流域［1～2］、長江流域［3］等不同分析方法探討了徑流年內(nèi)分配規(guī)律，云南境內(nèi)，黃英［4］等則對徑流變化受水電站的影響程度進行了分析。本文利用牧羊河干流水文站中和站1955～2010年的月徑流數(shù)據(jù)對牧羊河匯入昆明市水源地松華壩水庫的出水徑流進行結(jié)構(gòu)分析，為流域水資源分配提供合理依據(jù)。

牧羊河流域位于云南省昆明市東北，東經(jīng)102°43′～102°58′，北緯25°11′～25°28′，地勢由東北－中部－東南逐漸變低，海撥范圍為1 980～2 760m，區(qū)域內(nèi)2 000m以上的山區(qū)、半山區(qū)占總面積的99.1%。流域?qū)偕降丶撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫12～26℃，多年平均降雨量1 005.7mm。

2 方法概述

本文通過對徑流年內(nèi)分配進行分析來反映徑流的結(jié)構(gòu)變化特征。徑流年內(nèi)分配的分析方法有多種，本文將從徑流年內(nèi)分配不均勻性、豐枯水期、年內(nèi)分配的變化幅度等方面對牧羊河徑流年內(nèi)分配進行分析。

2.1 年內(nèi)分配的不均勻性

本文選用徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)（Cr）來衡量徑流年內(nèi)分配的不均勻性［5］，其計算公式如下：

式中R（t）為年內(nèi)各月徑流量；R為年內(nèi)月平均徑流量。Cr值越大，年內(nèi)各月徑流量相差越懸殊，年內(nèi)徑流分配越不均勻。

2.2 豐枯水期

本文以《SL250－2000－水文情報預(yù)報規(guī)范》中的距平百分率公式為基礎(chǔ)，結(jié)合牧羊河57年的多年平均徑流量制定牧羊河徑流的年度豐枯判定標(biāo)準(zhǔn)。其中的距平百分率（P）公式如下：

式中Ri是任一年的年徑流量；R是多年平均徑流量。P＞20%時徑流為特豐水期；10%＜P≤20%時徑流為豐水期；－10%＜P≤10%時徑流為平水期；－20%＜P≤－10%時徑流為枯水期；P≤－20%時徑流為特枯水期。

2.3 年內(nèi)分配變化幅度

徑流的年內(nèi)分配變化幅度會對水資源的開發(fā)利用產(chǎn)生影響。本文在對徑流變化幅度進行分析時將采用相對變化幅度和絕對變化幅度兩個指標(biāo)。

3 結(jié)果分析

按照上述方法計算了每年的年內(nèi)分配不均勻系數(shù)，并對其變化趨勢進行一元一次線性擬合（圖1）。1955～1970年的年內(nèi)分配不均勻系數(shù)較大，波動幅度較小，說明這15年中牧羊河徑流各月徑流量相差懸殊，年內(nèi)分配不均勻，但是年際間的年內(nèi)分配格局大致相似。1970～1993年間曲線波動大，年際間的年內(nèi)分配格局變化大，極大值出現(xiàn)在1983年，極小值出現(xiàn)在1992年。1993～2010年曲線圍繞擬合線波動趨于平緩，最大與最小值之間的差值變小，年際變化有變小趨勢。同時擬合方程的斜率小于0，表明牧羊河年內(nèi)分配不均勻整體上逐漸變小，各月徑流量間差值成減小趨勢。

圖1 不均勻系數(shù)擬合趨勢

3.1 豐枯水期變化

根據(jù)上述劃定的豐枯水期標(biāo)準(zhǔn)，將56年的數(shù)據(jù)分為11個時段，每5年為一段，最后一段有6年，分別計算時段內(nèi)的距平百分率，各季節(jié)平均徑流占時段內(nèi)全年平均徑流量的比（表1）。

表1 牧羊河年內(nèi)分配特征

由表1可知：牧羊河流域在過去的56年中經(jīng)歷了兩次豐枯變化，具有兩個特豐水期高峰，分別出現(xiàn)在1965～1969年和1995～1999年兩個時段，其中又以第一個時段較大。同時，距平百分率的逐漸變小說明年徑流總量波動有逐漸變小的趨勢。而年內(nèi)各季度平均徑流占年平均徑流的比值則表明，不論年徑流量的豐枯情況如何，該流域的徑流量年內(nèi)分配情況基本一致。每年的1～3月，此時流域內(nèi)氣溫低，降雨少，徑流量占年平均的7%。平均每年4～6月徑流量占年總量的11%，這主要是由于這一季度雖然溫度升高，但是氣候干旱，降雨少。夏半年的夏秋季節(jié)降雨多且集中，這個時段的徑流占全年的72%，這也表明牧羊河徑流的補給主要依靠降雨。因此，牧羊河流域的徑流補充時間主要分布于每年的6～12月。

3.2 年內(nèi)分配變化幅度

將年內(nèi)分配的相對變化幅度和絕對變化幅度也按5年一期分為11個時段，進行均值統(tǒng)計（表1）。從表1中可以看出相對變幅在1955～1959年段最大，達到了68.58。然后隨著時間的推移，其相對變化幅度逐漸變小，并在2005～2010年降到最小值12.46。這充分說明牧羊河在56年的研究時段內(nèi)，徑流年內(nèi)最大值和最小值在逐漸接近，徑流年內(nèi)分配在趨于均勻。絕對變化幅度則表現(xiàn)出了隨時段豐枯程度變化的規(guī)律，豐水期時絕對變化幅度大，枯水期則變小。這反映出年徑流豐枯程度即年徑流量的多少受到年最大月徑流量的一定影響。

4 結(jié)語

1955～2010年這56年間牧羊河出水徑流呈現(xiàn)如下變化規(guī)律：牧羊河年內(nèi)分配不均勻整體上逐漸變小，各月徑流量間差值成減小趨勢；牧羊河流域的徑流補充時間主要分布于每年的6～12月，且在56年間經(jīng)歷了兩個徑流豐枯周期變化；牧羊河徑流的年內(nèi)相對變化幅度整體成減緩趨勢，絕對變化幅度則隨時段豐枯程度變化。

［1］郭巧玲，楊云松，暢祥生，等.1957～2008年黑河流域徑流年內(nèi)分配變化［J］.地理科學(xué)進展，2011，30（5）：550～556.

［2］馬正耀.黑河徑流年內(nèi)分配格局變化趨勢研究［J］.水文，2011，31（4）：92～96.

［3］王靈軍，燕華云.長江源區(qū)徑流年內(nèi)分配時程變化影響因子分析［J］.水資源與水工程學(xué)報，2011，22（1）：174～176.

［4］黃 英，劉新有.水電開發(fā)對河流水沙年內(nèi)分配的影響分析方法［J］.水科學(xué)進展，2010，21（3）：385～391.

［5］鄭紅星，劉昌明.黃河源區(qū)徑流年內(nèi)分配變化規(guī)律分析［J］.地理科學(xué)進展，2003，33（6）：585～591.