綏芬河流域徑流特征分析

張永華，劉國(guó)梁

(1.黑龍江大學(xué)，哈爾濱150080;2.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 流域概況

綏芬河流域位于黑龍江省東南部，北及西北為烏蘇里江流域，南及西南鄰圖們江流域，東為我國(guó)與俄羅斯的國(guó)境分界線。綏芬河下游在俄羅斯境內(nèi)，系橫跨中俄兩國(guó)的國(guó)際河流。綏芬河由大、小綏芬河組成。大、小綏芬河分別發(fā)源于長(zhǎng)白山老爺嶺和太平嶺，全長(zhǎng)分別為198 km 和130 km，流域面積分別為4582 km2和3435 km2。大小綏芬河在道河鎮(zhèn)下游約3 km 匯合后始稱(chēng)綏芬河。綏芬河總長(zhǎng)443 km(按大綏芬河計(jì))，流域總面積17 218 km2，見(jiàn)圖1。綏芬河屬山區(qū)河流，流域南部分水嶺為長(zhǎng)白山脈老爺嶺的余脈土門(mén)嶺，最高峰海拔1 136 m;北部為太平嶺，最高峰海拔1 017 m;西部則系老爺嶺與太平嶺相接，成為本流域西部的天然屏障。南、北、西三面高山環(huán)抱，其分水嶺高程約1 000 m，地形向流域中部逐漸降低，至東寧地面海拔高程約100 m。

2 氣 象

綏芬河流域?qū)儆谥袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，受西伯利亞高壓和太平洋副高壓影響，夏季高溫短暫而多雨，冬季干冷而漫長(zhǎng)。根據(jù)東寧站氣象資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫5.0℃，最高氣溫出現(xiàn)在7、8 月份，最高溫為37.3℃;12 月份及1 月份最冷，平均氣溫在－12 ～－15 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在1 月份，最低氣溫為－32.1℃。最大凍土深度1.8m。封河日期11 月下旬，開(kāi)河日期4 月上旬，結(jié)冰期約為133 d。多年平均日照時(shí)數(shù)2 621 h。年盛行風(fēng)向WNW，多年平均風(fēng)速2.9 m/s，年最大風(fēng)速20.7 m/s，風(fēng)向NW。多年平均降水量自上游向下游逐漸遞減，最高值在大、小綏芬河上游，多年平均降水量在約550 mm，下游及河谷區(qū)多年平均降水量約500 mm。降水主要集中在汛期6—9 月，其降水占年水量的70.4%，7、8 兩個(gè)月的降水占全年降水的41.4%。多年平均蒸發(fā)量為676.4 mm(E601)，5—8 月份最大，占年蒸發(fā)量的60%，尤其是5 月份，占全年的17.5%。

圖1 綏芬河流域測(cè)站分布圖

3 流域徑流量特征分析

3.1 流域徑流量年內(nèi)變化特征

綏芬河流域徑流可分為降雨徑流和融雪徑流，降雨是地表徑流的主要來(lái)源，主要分布在5—10 月，徑流量占全年的86.3%，其中以8 月份最大，約占全年徑流量的18.7%，5 月和6 月份次之，分別約占16.6%和16.5%，7 月份占全年徑流量的14.2%。其次是融冰、融雪徑流，主要發(fā)生在春季3—4 月份，徑流量約占全年的8.4%，冬季1—2 月和11—12 月由于土壤凍結(jié)，河道結(jié)冰，徑流以地下水補(bǔ)給為主，見(jiàn)圖2。

3.2 流域徑流量年際變化特征

綏芬河流域的降雨、徑流最早從50 年代開(kāi)始觀測(cè)，系列較短，無(wú)法直接通過(guò)徑流資料分析其徑流系列的代表性，但該流域徑流主要由降水形成，因此可用降水資料分析其徑流的代表性。與該流域相鄰地區(qū)的牡丹江站具有1908—2011 年較長(zhǎng)的降水資料。且牡丹江站所處位置與該流域處于同一氣候區(qū)，降水成因相近，徑流主要由降水形成，因此可以利用牡丹江站長(zhǎng)系列降水資料來(lái)分析太平溝站徑流系列的代表性。

圖2 綏芬河流域各水文站徑流量年內(nèi)分布圖

3.2.1 參數(shù)對(duì)比分析

計(jì)算分析牡丹江站1908—2011 年長(zhǎng)系列和1956—2011 年短系列差積曲線及東寧站短系列降水、徑流差積曲線，見(jiàn)圖3，累計(jì)均值見(jiàn)圖4。長(zhǎng)、短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)比較見(jiàn)表1。

圖3 牡丹江站、太平溝站年降水～年徑流差積曲線

圖4 牡丹江站、太平溝站累積均值過(guò)程線

表1 長(zhǎng)、短系列年降水參數(shù)對(duì)比表

從牡丹江站年降水長(zhǎng)、短系列均值對(duì)比可以看出，牡丹江站短系列比長(zhǎng)系列的均值大0.8%，CV值小6.7%，短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)接近于長(zhǎng)系列，東寧站短系列與牡丹江長(zhǎng)系列降水對(duì)比均值小11.6%，CV值大31.2%。

3.2.2 差積曲線分析

由圖3 可以看出，太平溝站年降水、徑流與牡丹江站長(zhǎng)、短系列年降水對(duì)比整體趨勢(shì)基本一致，太平溝站年降水與年徑流的變化趨勢(shì)一致，牡丹江長(zhǎng)系列中有4 個(gè)基本完整的豐枯周期，分別為1908—1927 年、1928—1945 年、1946—1989 年和1990—2011 年，短系列中有2 個(gè)豐枯周期，分別為1956—1989 年和1990—2011 年，太平溝站也存在2 個(gè)完整的豐枯周期。太平溝站豐、枯周期變化見(jiàn)表2。

表2 太平溝站年降水、徑流豐枯變化周期表

太平溝水文站56 a 天然多年平均徑流深為178.5 mm;特豐年為2000 年，徑流深為438.5 mm，較多年平均值增加145.7%;特枯年為1976 年，徑流深為41.7 mm，較多年平均值少76.6%，連續(xù)枯水年組為1974—1985 年，其組平均值為94.4 mm，較多年平均值少47.1%，豐水年組為1986—1990 年，均值為255.3 mm，較多年平均值少43.0%，可見(jiàn)本站年徑流豐枯變化幅度較大。

太平溝水文站實(shí)測(cè)降水系列中，多年平均降水量為470.7 mm，特豐年為1968 年，降量水725 mm，較多年平均值增加54.0%，特枯年為1967 年，降水量為257.1 mm，較多年平均值少45.4%，可見(jiàn)本站年降水豐枯變化幅度不大。

從圖3 曲線可以看出，牡丹江站降水短系列與太平溝站降雨系列除個(gè)別年份外變化趨勢(shì)基本一致，太平溝站降雨與太平溝站徑流變化趨勢(shì)也基本一致，個(gè)別年份稍有不同，主要是由于測(cè)站位于流域下游，個(gè)別年份綏芬河流域上游雨量大，下游雨量小所導(dǎo)致的。從累計(jì)均值過(guò)程線看，參證站長(zhǎng)短系列和設(shè)計(jì)站年降水、徑流系列均值計(jì)算到1970 年都已達(dá)到穩(wěn)定，說(shuō)明短系列的均值對(duì)長(zhǎng)系列具有代表性。

3.3 年徑流地域變化特征

根據(jù)太平溝、奔樓頭站、道河和東寧水文站，插補(bǔ)延長(zhǎng)后的1956—2011 年56 a天然徑流系列進(jìn)行頻率分析計(jì)算，采用P－Ⅲ型理論曲線［1］，按矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)，取Cs=2.0Cv，適線確定年徑流參數(shù)Cv值，單站設(shè)計(jì)年徑流成果見(jiàn)表3。

對(duì)表3 進(jìn)行分析可以看出，多年平均徑流量隨流域面積的增加而增加，徑流深從上游向下游呈遞減趨勢(shì)，統(tǒng)計(jì)參數(shù)協(xié)調(diào)合理。各站年徑流流量均值與控制面積關(guān)系曲線見(jiàn)圖5。

表3 單站設(shè)計(jì)年徑流成果表

圖5 綏芬河流域各控制斷面多年平均徑流量～集水面積關(guān)系線

4 結(jié) 語(yǔ)

據(jù)分析流域年徑流量時(shí)空分布不均勻，主要集中在5—10 月;年際分布不均，年徑流系列包括了較完整的豐、平、枯水年組，豐、平、枯交替出現(xiàn)，具有連豐、連枯特性，系列中包含了完整的豐、枯周期;綏芬河流域徑流量隨集水面積增大而增加，大、小綏芬河匯合后的綏芬河干流水資源豐富，為流域水資源合理開(kāi)發(fā)、利用提供了依據(jù)。

［l］黃振平.水文統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.南京:河海大學(xué)出版社，2003:179－187.