貓跳河上游流域汛期降水特征及變化趨勢

婁 必 友， 陳 俊

(1.國電貴州電力有限公司紅楓水力發電廠，貴州 清鎮 551417；2.四川省能源投資集團有限責任公司，四川 成都 610063)

1 概 述

1.1 流域概況

貓跳河是貴州中部烏江南岸的一條支流，位于東經105°59′～106°43′，北緯29°09′～26°59′之間，發源于安順市境內，流經安順、平壩、清鎮、貴陽、修文等縣(市)，于沙坡附近注入烏江，河流全長181 km，流域集水面積為3 195 km2。

貓跳河流域呈南北向狹長地形，介于三岔河與南明河之間，屬長江水系，南面與苗嶺珠江水系相隔。地勢自西向東漸減，左岸高于右岸，全河分上、中、下游三段：紅楓以上為上游，左源有狗橋河，右源有羊昌河匯入紅楓水庫，上游屬淺山丘陵區，兩岸多臺地、耕地廣布，流域平均高程為1 327 m，主河道長99.5 km，河網較發育，較大的支流有麻線河、后六小河等(圖1)。

紅楓電站系貓跳河梯級電站的龍頭水庫，位于貴州省清鎮市境內，距貴陽市約30 km。水庫主壩為堆石壩，最大壩高54.28 m，主壩長290 m、副壩長120 m，壩頂寬8.55 m，壩頂高程1 243.08 m，控制流域面積1 596 km2，總庫容7.528 8億m3，為不完全多年調節水庫，裝機容量24 MW(2×12 MW)。

1.2 水文氣象特性

貓跳河流域屬亞熱帶季風氣候區，全年溫和濕潤多雨。貓跳河上游流域多年平均降水量為1 155 mm，降雨多集中在5～9月，占全年雨量的70%，且以6、7月更為集中。暴雨以6、7月最多，持續時間多在1～2日內，且以一日最多，主雨峰時段常發生在夜間，白天降雨強度驟減，因此，一日降水量主要集中在9～12 h，短歷時暴雨強度很大。

圖1 貓跳河上游流域站網布置圖

2 資料來源及分析方法

2.1 資料來源

貓跳河上游流域于1994年10月建成水情自動測報系統，上游共建有8個雨量站，收集有1995～2013年共計19年的降水量資料。筆者選取了貓跳河上游流域七眼橋、平寨、樂平、廣順、清魚塘、黃貓村、麥翁及紅楓共計8 個雨量站1995～2013年汛期5～9月降水量系列資料作為分析對象。

2.2 分析方法

筆者采用線性傾向估計法和5年滑動平均法對貓跳河上游流域8 個雨量站的汛期降水量特征及變化趨勢進行了初步分析，闡述于后。

2.2.1 線性傾向估計法

線性傾向估計法是氣候變化趨勢分析中的一種統計方法，其主要原理是用一條合理的直線表示變量與時間之間的關系，即用xi表示樣本容量為n的某一氣候變量；用ti表示xi所對應的時間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程：

(1)

此式可以看作一種特殊的、最簡單的線性回歸形式。方程中的回歸系數和回歸常數可以用最小二乘法進行估計。

2.2.2 滑動平均法

滑動平均法是趨勢擬合技術的基礎方法，相當于低通濾波器。即用確定時間序列的平滑值來顯示變化趨勢，對于樣本容量為n的時間序列用時間序列x，其滑動平均序列為：

(2)

式中k為滑動長度。經過滑動平均后，序列中短于滑動長度的周期將大大削弱，顯現出變化趨勢。分析時主要從滑動平均序列曲線圖來判斷其變化趨勢，如看其演變趨勢有幾次明顯的波動，是呈增加，還是呈減小趨勢。

3 汛期降水量特征分析

3.1 降水量特征

從對貓跳河上游流域8 個雨量站1995～2013年汛期各月降水量的統計情況看(表1～8)，汛期平均降水量最大站為七眼橋站，降水量為869.1 mm，最小站為廣順站，其降水量為699.5 mm。汛期降水量主要集中在6、7月， 8個雨量站中樂平、麥翁2站出現在7月，其余6 個站出現在6月，月均降水量在188.5～245.5 mm之間，6、7月降水量約占汛期降水量的53.3%；5月次之，月均降水量在141.2～177.5 mm之間，約占汛期降水量的20%；整個汛期降水量最小的月份是9月，月平均降水量在66.1～84.4 mm之間，約占汛期降水量的9.9%。同時，各站月實測降水量年際間變化比較大，如清魚塘站7月份的降水量最大值為469 mm，最小值為0 mm，差值達到469 mm。從各月降水量變差系數看，5～7月為降水較多的月份，Cv值較小，降水較為穩定；8～9月降水較少，Cv值較大，降水穩定性較差。由分析可見，貓跳河上游流域汛期降水量各月分布不均勻，以6、7月降水量最為集中，是流域易形成局部暴雨洪水的高發期，也是紅楓水庫蓄水的最佳時期。

表1 七眼橋站汛期各月降水量統計表

表2 平寨站汛期各月降水量統計表

表3 樂平站汛期各月降水量統計表

表4 廣順站汛期各月降水量統計表

表5 清魚塘站汛期各月降水量統計表

表6 黃貓村站汛期各月降水量統計表

表7 麥翁站汛期各月降水量統計表

表8 紅楓站汛期各月降水量統計表

3.2 降水總量特征

筆者采用5年滑動平均曲線分析方法進行分析，由圖2～9可知，貓跳河上游流域汛期各站降水總量具有以下特征：

(1)七眼橋站汛期降水最大年份為2000年，降水量為1 172 mm，最小年份為2013年，降水量為496 mm。通過5年滑動平均曲線可以看出，1995～2001年汛期降水量呈上升趨勢，2002～2006年汛期降水量呈下降趨勢，2006～2012年曲線比較平穩，2013年汛期降水量下降趨勢明顯；

(2)平寨站汛期降水最大年份為2000年，降水量為1 126 mm，最小年份為2003年，降水量僅為399 mm。其5年滑動平均曲線表明：1995～2000年汛期降水量呈上升趨勢，2001～2006年汛期降水量呈下降趨勢，2006年后曲線波動幅度不大，降水量比較穩定；

(3)樂平站汛期降水最大年份為2000年，降水量為1 187 mm，最小年份為2013年，降水量僅為516 mm。其5年滑動平均曲線表明：1995～2000年汛期降水量呈上升趨勢，2001～2006年汛期降水量呈下降趨勢，2007年后曲線波動幅度不大，降水量比較穩定；

(4)廣順站汛期降水最大年份為2008年，降水量為963 mm，最小年份為2011年，降水量僅為308 mm。其5年滑動平均曲線表明：1995～2000年汛期降水量呈上升趨勢，2001年后降水量呈下降趨勢；

(5)清魚塘站汛期降水最大年份為2008年，降水量為1 125 mm，最小年份為2013年，降水量僅為447 mm。其5年滑動平均曲線表明：1995～2000年汛期降水量呈上升趨勢，2001～2006年汛期降水量呈下降趨勢，2007～2010年汛期降水量呈上升趨勢，2010年后汛期降水量呈下降趨勢；

(6)黃貓村站汛期降水最大年份為2008年，降水量為1 133 mm，最小年份為2013年，降水量僅為464 mm。其5年滑動平均曲線表明：1995～2000年汛期降水量呈上升趨勢，2001～2006年汛期降水量呈下降趨勢，2007～2012年曲線汛期降水量波幅不大，比較穩定，2013年汛期降水量呈下降趨勢；

(7)麥翁站汛期降水最大年份為1999年，降水量為1 051 mm，最小年份為2011年，降水量僅為481 mm。其5年滑動平均曲線表明：曲線整體波幅不大；1995～2013年曲線呈平穩下降趨勢，雖有波動，但波動不大；

(8)紅楓站汛期降水最大年份為1999年，降水量為1 159 mm，最小年份為2006年，降水量僅為430 mm。其5年滑動平均曲線表明：曲線整體波幅不大；1995～2013年曲線呈平穩下降趨勢，雖有波動，但波動不大。

綜上所述，貓跳河以上流域七眼橋、平寨、樂平、廣順、清魚塘、黃貓村6站汛期降水總量前期呈上升趨勢，后期呈下降趨勢；麥翁、紅楓2站汛期降水量整體波幅不大，呈下降趨勢。但由于受資料年限的限制，汛期降水量的變化趨勢尚不明朗。

圖2 七眼橋站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

4 汛期降水變化趨勢分析

運用線性傾向估計法對貓跳河上游流域8 個雨量站1995～2013年5～9月各月的降水量進行分析，得出8 個雨量站5～9月各月降水量的一元線性傾斜率(表9)。8個雨量站5、9 月 的 降 水傾斜率有正有負，降水量或增或減，趨勢不明顯。6、7、8月的降水量傾斜率均為負，說明各月的降水呈下降趨勢，尤其是7月的降水量下降最為明顯，線性 傾 斜 率 在 -3.677～-9.607之 間 變化?？傮w上6、7、8月的降水量下降趨勢較為明顯，5、9月降水量或增或減趨勢不明，故在汛期貓跳河上游流域總的降水呈現為下降趨勢。

圖3 平寨站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖4 樂平站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖5 廣順站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖6 清魚塘站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖7 黃貓村站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖8 麥翁站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

圖9 紅楓站1995～2013年汛期降水量變化示意圖

5 結 語

筆者采用線性傾向估計法和5年滑動平均法對貓跳河上游流域8 個雨量站1995～2013年汛期降水量的特征及變化趨勢進行了分析，其結論如下：

(1) 貓跳河上游流域汛期平均降水量最大站為干流上的七眼橋站，測值為869.1 mm，干流及左源狗橋河區域測站平寨、樂平、黃貓村和麥翁站降水量差別不大，其值分別為804.6 mm、843.9 mm、808.6 mm和802 mm，5站汛期降水量年際間變化不大；最小站為右源支流羊昌河上的廣順站，測值為699.5 mm，清魚塘站為735.4 mm，2站汛期降水量年際間變化不大，但流域內月降水量年際間變化較大。

表9 各站1995～2013年汛期降水量線性趨勢成果表

(2) 貓跳河上游流域汛期降水量各月分布不均，9月降水量最小，僅占汛期降水量的10%，6月降水量最大，占汛期降水量的27.3%，7月次之，占25.9%。

6、7月份降水量集中程度高，是流域形成局部暴雨洪水的高發期，也是紅楓水庫蓄水的最佳時期。

(3) 貓跳河上游流域內1995～2013年各站汛期降水量整體呈下降趨勢，但趨勢不顯著。

筆者通過對貓跳河上游流域的降水量進行分析，基本了解了該流域汛期降水量的特征及變化趨勢，對于貓跳河上游流域防洪減災、生態保護、飲用水源工程以及紅楓湖水庫的興利調度均具有一定的實際參考價值。

參考文獻：

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