雙柏縣降雨徑流特性分析

林蕓　胡賢群　楊操靜　劉金鐸

摘 要：雙柏縣位于云南省楚雄州南部，地處滇中腹地，哀牢山脈以東，金沙江與紅河水系分水嶺南側。境內河流均屬于紅河流域。該文依托雙柏縣水資源調查評價，根據收集到的雙柏境內及其鄰近區域的水文、氣象、雨量站點資料，分析雙柏縣及其周邊區域降水隨高程的變化規律，據此分析境內各水資源分區、行政分區的多年平均面雨量以及降水統計規律。在降水分析的基礎上，根據地區綜合分析方法，分析各分區的多年平均徑流以及徑流統計規律。根據上述分析成果，可總結得到雙柏縣多年平均面雨量、地表水資源總量、降水、徑流的時空分布特性。

關鍵詞：雙柏縣 降水 徑流 水資源量 特性分析

中圖分類號：P33 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（c）-0111-06

雙柏縣位于云南省中部，地處滇中腹地，哀牢山脈以東，金沙江與紅河水系分水嶺南側。受地形和季風氣候的影響，全縣區域內水資源時空分布極不平衡，河水、箐水流量不穩定，汛枯差異明顯，夏秋水位暴漲，冬春水位下降，少數河流干涸斷流。隨著縣境內人口不斷增長，國民經濟和社會事業快速發展，人民生活水平不斷提高，水資源供需矛盾日益加劇，工業與生活、城市與農村爭水矛盾突出，水資源緊缺制約了工業和城鎮發展。如何提高境內水資源安全保障，以有限的水資源支持雙柏縣經濟社會可持續發展，改善環境，維持生態平衡，成為雙柏縣的當務之急。為了更有效、合理地開發利用和保護水資源，加強水資源管理，提高水資源利用率，保障水資源開發利用和經濟社會的協調發展，有必要開展雙柏縣水資源綜合利用規劃工作。而水資源調查評價是水資源綜合利用規劃工作的基礎，掌握其降雨徑流特性，可為后續的水文分析計算工作奠定基礎，提供依據。文章即以雙柏縣水資源調查評價為依托，根據實測資料開展降雨徑流特性分析工作。

1 雙柏縣自然地理及水文氣象概況

雙柏縣位于云南省中部，楚雄彝族自治州境內南部，東經101°03′～102°02′，北緯24°13′～24°55′之間，東與易門、峨山隔綠汁江相望，南鄰新平，西與鎮沅、景東和哀牢山脈為界，北連楚雄，東北與祿豐接壤。縣城妥甸鎮居縣境偏北，北距州府楚雄市鹿城鎮58 km，距省府昆明193 km。全縣總面積4 045 km2，現轄妥甸、大莊、法脿、鄂嘉、大麥地5鎮以及獨田、愛尼山、安龍堡3鄉，共82個行政村，2個居委會。

雙柏縣境河流水系均屬紅河流域上游段的禮社江區域。境內的河流都流歸綠汁江、禮社江后在三江口處匯合出境，流入紅河。境內主要河流有禮社江、馬龍河、綠汁江和沙甸河。其中，禮社江為紅河上游段，馬龍河、綠汁江均為禮社江左岸一級支流，沙甸河為綠汁江右岸一級支流、禮社江二級支流。

雙柏縣位于哀牢山以東，金沙江與紅河流域分水嶺南側，具有“山川相間、峽谷縱橫、高差懸殊、北水南流”的區域地貌特點。最高點為西部的大梁山，海拔2 946 m最低點為三江口，海拔556 m。地處低緯度地帶，屬亞熱帶高原季風氣候，處于南亞熱帶過渡區北緣，氣候溫和，冬無嚴寒，夏無酷暑。光照資源豐富，雨熱同季，干濕季分明。立體氣候明顯，氣候資源類型多樣，素有“一山分四季，十里不同天”之說。

雙柏縣多年平均氣溫15.1 ℃，最冷月平均氣溫8.6 ℃，最熱月平均氣溫19.4 ℃，歷年極端最高氣溫31.0 ℃，歷年極端最低氣溫-4.4 ℃。降水量偏少，無霜期長，多年平均無霜期274 d。多年平均日照2 359.4 h，多年平均蒸發量為1 950.6 mm（20 cm口徑），多年平均風速3.1 m/s，最多風向為SW風，多年平均雷暴日數57.1 d。主要氣象災害有干旱、大風、洪澇、冰雹、雷暴等。

2 基本資料

雙柏縣河流均屬于紅河流域，北部與金沙江一級支流龍川江相鄰。

紅河流域內水文雨量站點較多，大多建于20世紀六、七十年代，這些站點均隸屬于云南省水文水資源局。其中，雙柏縣境內的魚莊河支流上設有魚莊河水文站、馬龍河支流上設有小龍潭水文站、綠汁江支流上設有董戶村和鴉勒2個水文站。境內還設有14個雨量站。收集有這些站點自建站以來至2012年的流量、降水資料。另外，還收集有雙柏縣周邊禮社江干支流、龍川江干支流上8個水文站、23個雨量站自建站至2006年的流量、降水資料以及雙柏氣象站自建站至2012年，雙柏縣周邊的巍山、南澗、祿豐、彌渡4個氣象站自建站至2006年的降水資料。站點分布示意見圖1。

上述各水文、雨量、氣象站是此次水文分析的主要參證站。云南省水利水電勘測設計研究院及昆明院等勘測設計單位曾在禮社江、綠汁江、龍川江流域水利、水電規劃設計工作中先后對各站基礎資料從測驗、整編及面上做過復核，認為各站觀測資料成果精度較高，能夠滿足分析要求。

3 水資源分區

根據《全國水資源綜合規劃》以及《云南省水資源綜合規劃》的分區成果，雙柏縣處于西南諸河一級水資源區、紅河二級水資源區、元江三級水資源區，境內分屬紅河上段和綠汁江兩個四級水資源區。根據雙柏縣境內河流水系分布情況，此次在云南省水資源分區成果的基礎上，將雙柏縣劃分為5個水資源五級區，分別為禮社江干流Ⅰ區、禮社江干流Ⅱ區、馬龍河區、沙甸河區、綠汁江干流區。水資源分區情況見圖2。以下降雨徑流計算主要以各水資源分區、行政分區為計算單元。

4 降水

4.1 測站降水

此次對雙柏縣境內的小龍潭、鴉勒2個水文站，雙柏岔河、王家村、鄂嘉、馬龍廠、草壩子、六納、黑甫沖、大莊、獅子口、下珠蚱、克田共11個雨量站以及雙柏氣象站插補延長后的年降水系列進行頻率計算，線型為P-Ⅲ型曲線，Cs/Cv統一取為2倍，通過經驗適線，得到不同雨量站的Cv值，與《云南省楚雄彝族自治州水文手冊》的附圖《楚雄彝族自治州年降水量Cv圖》（資料采用至1992年）的Cv值相差不大，推薦采用此次計算結果，如表1所示。

4.2 區域降水與高程的關系

雙柏縣境內河流均屬紅河流域，并有多條干支流屬于跨縣境河流，因降雨徑流特性從上游往下游具有連續性，因此分析降雨徑流特性也應整體考慮；此外，鄰近有金沙江支流龍川江，因縣境內水文站點較少，將龍川江干流上的楚雄水文站、支流紫甸河上的鳳屯水文站都納入了分析范圍。因此，為支撐此次降雨徑流分析計算，除分析雙柏縣境內各片區的降水高程關系之外，還分析了縣境外鄰近河流干支流的降水高程關系。

各降水高程分析區域的劃分，對于雙柏縣境內，考慮到魚莊河、沙甸河雨量站點相對較多，具備獨立分析的條件，因此單獨分析這兩個流域的降水高程關系，其中魚莊河的降水高程關系可代表禮社江右岸的不管河-舊丈河-魚莊河-小江河一帶，沙甸河的降水高程關系可代表雙柏縣東北片區整個沙甸河流域及其鄰近的灑利黑河等流域；其他區域由于站點不全集中在某個流域，因此分別劃分為雙柏西南、雙柏東南以及馬龍河中上游，其中雙柏西南代表的是禮社江左岸支流茅鋪子河、石板河、馬龍河下游（小沙河匯口以下）、綠汁江右岸支流克田河、倉房河、清水河等流域，雙柏東南代表的是綠汁江右岸支流紅栗河、他此河、者都河、底土河、河口河、邦三河等流域，馬龍河中上游則代表的是小沙河匯口以上的馬龍河流域，該區域屬跨境區域，在雙柏境內可代表西北片區小沙河附近的流域。對于跨雙柏縣境及境外的河流，如禮社江上段扎江、綠汁江干流（從源頭至匯口）、龍川江上游、龍川江支流紫甸河，雨量站點均較多，因此分別單獨分析各自流域的降水高程關系。

各區域降水高程關系分析成果如圖3、表2所示。由分析成果可知，各區域的降水～高程相關關系較好，相關系數除沙甸河流域外，都能達到0.90以上，而沙甸河流域的相關系數也接近0.90，表明各區域的降水與高程之間的關系是具有一定的規律性的。

4.3 區域降水統計規律

4.3.1 多年平均面雨量

根據此次分析得到的各區域降水～高程關系分析成果，按各分區所在區域，按其流域平均高程查算得到面雨量。若水資源分區包含若干個降水高程關系區域，則按照面積加權的方法統計得到。

4.3.2 統計參數Cv、Cs/Cv值

降水量Cs/Cv值統一采用為2倍。

降水量Cv值采用兩種方法進行計算，方法一是根據《云南省楚雄彝族自治州水文手冊》的附圖《楚雄彝族自治州年降水量Cv圖》（資料采用至1992年），采用面積加權的方式計算得到；方法二是考慮各個雨量站的Cv值綜合取值，二者差別不大，推薦采用方法二成果。各分區降水統計參數成果如表3所示。

5 徑流

5.1 測站徑流

水文站徑流資料年限統一采用1960—2012年。涉及紅河上游禮社江干流的大東勇、支流魚莊河上的魚莊河水文站、馬龍河上的小龍潭水文站、綠汁江上的鴉勒水文站，以及鄰近金沙江一級支流龍川江上的楚雄水文站、龍川江一級支流紫甸河上的鳳屯水文站。根據各水文站1960—2012年的徑流系列按P-Ⅲ型曲線進行頻率分析，成果如表4所示。

5.2 各分區徑流統計規律

5.2.1 多年平均徑流

雙柏縣水資源主要由降水產生，徑流與降水關系密切。多年平均徑流計算，考慮研究該區域徑流與降水、面積等因素的關系，建立地區綜合公式，進而推算各分區的徑流（即地表水資源量）。

表5為各水文站降雨徑流分析成果，是地區綜合分析的基礎。其中流域平均高程根據GIS軟件量算而得，根據流域平均高程和前述分析的降水～高程關系，可推求出面雨量。多年平均流量由前述的1960—2012年徑流系列得到。

影響流域徑流量的因素很多，但最直接和明顯的因素為集水面積和降水量。根據以上分析成果，認為徑流深不僅與降水量有關，還與集水面積有關，按各站徑流深、降水量及集水面積成果進行二元冪函數回歸分析，經分析相關關系較好，復相關系數為0.989，分析得到的徑流與面積、降水的關系成果如式（1）所示。

R=3.269 35×10-8×F -0.136×P 3.433 5 （1）

其中：R為多年平均徑流深（mm）；

P為多年平均降水量（mm）；

F為集水面積（km2）。

各行政分區及各水資源分區的多年平均流量及水量，原則上根據上述二元回歸地區綜合公式推求得到，并對不合理之處進行微調。

5.2.2 統計參數Cv、Cs/Cv值

徑流Cs/Cv值統一采用2倍。

徑流變差系數Cv值的確定，同樣采用地區綜合法進行分析。

根據表5中各水文站的徑流統計參數分析成果，分別按降水與Cv、徑流與Cv、集水面積與Cv進行一元回歸相關分析，成果表明，雙柏縣境內及周邊的徑流Cv值與集水面積相關關系較差，不予考慮。降水量、徑流深與Cv值的相關關系較好，其中降水量與Cv值的關系更好，從點據分布的情況可以看出降水量與Cv值之間有較明顯的變化規律，推薦采用。

各分區的徑流統計參數如表6、表7所示。

6 降雨徑流特性分析結論

根據雙柏氣象站1959—2012年降水資料統計，5～10月降水量為805.4 mm，占年降水的85.4%，其中6～8月降水最為集中，這3個月降水為515.1 mm，占年降水的54.6%；11月至次年4月降水量為137.5 mm，僅為年降水的14.6%。雙柏縣降水年內分布特征基本可以此為代表。

雙柏縣地處哀牢山脈東麓，對于云南省夏季，多為西南暖濕氣流控制，相對西南暖濕氣流而言，雙柏位于背風坡，因此雙柏降水比相鄰但位于哀牢山以西的景東、鎮沅要小很多。需要注意的是，雙柏縣雖位于西南氣流的背風坡，但境內地理環境復雜，導致境內降水的空間分布復雜。從降水的空間分布上看，雙柏縣降水量隨海拔變化特征明顯，海拔越高，降水量越大，降水量在區域面上的分布特性大致趨勢是由西向東遞減，降水高值區多出現在水汽來源大的迎風坡和高山區。全縣境內多年平均面雨量927.9 mm，降水量的年際變化不大，Cv值在0.20～0.23之間。從各行政分區降水量分布來看，鄂嘉鎮年降水量最多，約為1 313 mm，大莊鎮降水量最少，約為828 mm，其余地區降水量在829 ～909 mm之間。

雙柏縣水資源主要由降雨產生，全縣境內多年平均地表水資源量94 167萬m3，全縣多年平均徑流深233 mm。按2010年全縣人口與耕地指標統計，人均水資源量5 884 m3，高于全國平均水平。

從徑流的年際變化來看，徑流量的年際變化存在較明顯的地區差異，其中位于禮社江右岸的不管河-舊丈河-魚莊河-小江河一帶（鄂嘉鎮）徑流年際變化較小，Cv值在0.17～0.27之間，平均為0.23；其余地區均位于禮社江左岸，徑流年際變化較大，Cv值在0.57～0.67之間，平均為0.62；豐、平、枯水年周期性交替變化。從徑流的年內分配來看，由于境內河流基本都是雨水補給水源類型，徑流年內分配與降雨年內分配情況基本一致，主要集中在雨季，尤以6～10月的徑流量最大，其中不管河-舊丈河-魚莊河-小江河一帶徑流年內分配相對均勻，6～10月約占全年總徑流量的59.8%；其余地區6～10月約占全年總徑流量的75.5%～79.4%。

從徑流的空間分布上看，全縣徑流深分布不均，基本與該縣降雨量的空間分布保持一致，總體呈現出隨海拔高程變化趨勢明顯，海拔越高，徑流深值越大的趨勢。縣境內的5個水資源分區中，禮社江干流Ⅰ區、禮社江干流Ⅱ區、馬龍河區、沙甸河區、綠汁江干流區多年平均徑流深分別為563 mm、189 mm、162 mm、162 mm、147 mm。禮社江左右岸徑流深差異較大，右岸不管河-舊丈河-魚莊河-小江河一帶（鄂嘉鎮）高程較高（1 700～2 100 m之間），雨量豐沛（1 300～1 500 mm之間），徑流系數較大（0.60～0.65之間），徑流深較大，在800～900 mm之間，全縣降雨、徑流深最高值出現在這一帶的小江河支流納嫩河，其流域平均高程最高，為2 041.5 m，相應的面雨量、徑流深也最高，分別為1 428.8 mm、884.0 mm；雙柏縣其他地區均位于禮社江左岸，高程（1 300～2 000 m之間）、降水量（700～1000 mm之間）、徑流系數（0.15～0.35之間）、徑流深（100～300 mm之間）總體小于右岸，全縣徑流深最低值出現在綠汁江流域，該流域在雙柏縣境內流域平均高程為1 575.8 m，面雨量為858.5 mm，徑流深為133 mm。

7 結語

文章依托雙柏縣水資源綜合利用規劃項目，根據收集到的雙柏境內外的水文氣象資料，對雙柏縣進行水資源調查評價，分析總結雙柏縣降雨徑流時空分布特性。按照其降雨徑流特性，可為后續的水文分析計算奠定基礎、提供依據，從而得到合理的水資源配置方案，使全縣水資源供需基本平衡，水資源可以得到有效保護及合理的開發利用，對改善全縣生活生產條件、促進當地經濟社會發展有積極作用。

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