密云水庫流域降水量與徑流量特征分析

趙慶林

北京市密云水庫管理處 北京 101500

密云水庫介于北緯40°23′34″～41°03′30″、東經116°06′16″～117°30′24″之間，是北京重要的地表水型飲用水源地。密云水庫所在流域地勢西北高、東南低，屬于暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候。

1 密云水庫流域降水量特征分析

利用密云水庫1958—2014 年共56 年逐日雨量觀測資料，進行降雨特征分析。

1.1 年際變化

從59a1958-2014 年的降雨量數據分析表明，每年的降雨量變化很大，但大部分都在多年平均值附近變化，并且是隨機的。1984 年，水資源豐富，年總降水量達到了1335 毫米。1974 年，降水量為正常水平，全年的總降雨量為896mm。1966 年，全年降雨較少，總降雨量僅僅為491mm[1]。

1.2 年內變化

年度降雨量變化不像每年與每年之間那樣隨機，但是變化程度也非常大。在洪水季節（6 月至9 月），多年平均降雨量達到595毫米，約占全年的65%，這使降雨和洪水泛濫的可能性更大，降水量隨季節變化而變化。流域的冬季降水占全年的6%，流域的春季20%；流域的夏季55%；流域的秋季占比19%，很不均勻。

1.3 降水量頻率分析

通過調取從1958 年到2014 年連續56 年出現降水數據。通過頻率計算和分析，使用P-Ⅲ型頻率曲線進行調整，并使用Excel繪制年降水頻率圖[2]。見圖1：

圖1 1958-2014 年密云水庫年降水量頻率曲線圖

2 徑流量特征分析

2.1 年徑變化

年徑流量差異很大。密云水庫的年徑流量發生根本變化，雨季和旱季的水量變化很大。1958 年至2014 年，水庫的平均徑流量為491．05x105 立方米，是最豐富的年份（2010 年）。流量為1304．15x105 立方米，最高徑流量。干燥（1982）為74．36x105立方米，最大流出量為最小流出量的17．5 倍。年徑流量不僅以幅度變化大為特征，而且以持續干旱為特征。從1976 年到1982 年，水的豐度連續7 年不到平均標準的41%。從1988 年到1990 年，干水組的異常少于平均標準的35%，從1999 年到2002 年的少于平均標準的54%，從2006 年到2007 年較弱，低于平均標準的31%；風水組從1985 年至1987 年超過平均標準70%，從1994年至1996 年超過平均標準75%，從2004 年至2005 年超過平均標準32%。

2.2 豐水組和枯水組交替出現

從1976 年到1982 年，低水位組持續干旱7 年，從1985 年至1987 年，高水位組持續洪水3 年，從1988 年至1990 年，低水位組持續干旱3 年。從1994 年到1996 年，高水位連續3 年，從1999 年到2002 年連續4 年連續干水，從2004 年到2005 年連續2 年高水位。從2006 年到2007 年，連續兩年低水位，高低水位交替[3]。

2.3 豐、枯水年交替出現

在前一年經歷了豐年之后，后續一年為干旱年的比例為67%，二十一年一個周期過后，會出現平水年時期2 年，豐富水年時期大概5 年。

2.4 汛期與枯水期

水庫的年徑流量主要來自春季洪水（3 月至4 月）和夏季洪水（6 月至9 月）。春季洪水主要是冬季融化的雪，夏季洪水主要由雨水形成。3 月至4 月的平均水量相當于年平均水量的9%，6 月至9 月的平均水量相當于年平均水量的74%。連續的最小無洪水季節通常持續于10 月，11 月，12 月至次年1 月。2 月僅為一年中的17%，最大月份徑流是8 月的一年的34%，最小徑流是2 月，占全年總流量的0．9%，年度分布不均。

3 影響年徑流的因素

3.1 多年平均年徑流量的影響因素

水平衡問題主要體現在閉合流域內的多年平均年徑流量方面。R 均=P 均一E 均，其為水平衡方程。多年平均年徑流量R 是多年平均年降水量P 和多年平均蒸發量E 的函數。在區域一級，氣候因素影響不大，因此長期平均年徑流量受到影響。水平衡方程沒有顯示流域的自然地理對平均R 的影響，但是自然地理因素通過降水和蒸發間接影響了徑流。

3.2 徑流年內分配的影響因素

徑流的年度分布主要取決于各種氣候因素，以及諸如雨水開墾等自然和人為的調節因素。徑流的年分布與年降水量分布密切相關。在春季新聞中，徑流與溫度和降雪量有關。

3.3 枯水期徑流量的影響因素

枯季徑流來自兩部分，大部分來自上一時期的持水量，另一部分來自枯季的降水。集水區的蓄水能力主要受其基本因素影響，例如水庫集水區的水文地質和土壤條件，并且在干水排放中起著重要作用。氣候因素在干流徑流中也起著重要作用，但是氣候因素對干流徑流的影響要比其潛在的地表因素弱得多。

4 結語

本文收集整理了密云水庫流域1958-2014 年降水量與徑流量的各項數據，對這些數據進行統計分析，最終通過計算得出如下結論：徑流量年內分配具有明顯的夏季豐水、冬季枯水、春秋過度的特點；年徑流量以枯水年為主，豐水年次之，豐枯變化劇烈，年際變化較大，而且還存在連續枯水、連續豐水的情況；降水量在年際間變化呈波動態勢，數值在其多年均值上下變化的年份居多，且無規律可循；降水量在年內的分配具有一定的規律，但極為不均勻。