四川省孙水河流域旱涝周期分析

2014-02-28壮志

四川水利 2014年4期

，，壮志

(四川省西昌水文水资源勘测局，四川西昌，615000)

1 自然概况

孙水河流域地处四川省凉山彝族自治州喜德县境内。喜德县位于四川省西南部的凉山州中北部，周边与西昌、昭觉、冕宁、越西一市三县毗邻，其地理坐标为东经102°11′-102°42′、北纬27°53′～28°31′。该县南北长70.8km，东西宽59.5km，总面积2207km2；有常年耕地1.47万hm2，天然草场近70万hm2，森林覆盖率25.8%；约15万人，人口密度68人/km2。

境内地形以中山为主，有沟坝、中山、高山等7种类型，中山占总面积的75%。地势东北高，西南低，最高海拔4500.4m，最低海拔1580m。

2 水文气象

孙水河系安宁河上游左岸一级支流，属亚热带季风气候区。由于夏、秋两季受西南及太平洋暖湿气流的影响，加上西南暖湿气流从安宁河谷的海拔1600多m突然抬升到海拔2800多m高山地带，因此孙水河流域夏、秋两季夜间多暴雨，为凉山彝族自治州第一暴雨中心。喜德县年平均气温14.1℃，年降水量约1200mm。孙水河流域内有孙水关水文站、喜德水位站，以及米市、波洛、项姑(海拔2162m)、则约、登向荣、冕山等六个雨量站。

孙水关水文站于1953年4月设立，位于四川省冕宁县泸沽镇南街，东经102°12′41.23″，北纬28°18′51.52″。孙水关水文站下游集水面积1611km2，流域内河长92km，离河口2.35km，离安宁河河口246km，为孙水河出口控制站。

图1 孙水河流域示意

孙水关水文站多年平均径流深697mm。其中，6～10月五个月径流深占全年的79.43%，11月至次年5月七个月径流深占全年的20.57%。孙水关水文站多年平均降水量1032mm。其中，5～10月六个月降水量占全年93.61%，11月至次年4月六个月降水量占全年6.39%。孙水关水文站多年平均水面蒸发量1182mm。其中，5～10月六个月水面蒸发量占全年的50.9%，11月至次年4月六个月水面蒸发量占全年的49.1%，是同期降水量的8.8倍。

3 旱涝指标等级分析

3.1 用降水距平百分率分析旱涝等级

降水距平百分率反映了某时段内降水量相对于同期平均状态的偏离程度。该指标计算见公式(1)，其等级划分见表1。

(1)

式中：γ—某年某时段的降水量，mm；

表1 降水量距平百分率的等级划分(国家气候中心，1997)

孙水河流域降水量距平百分率的具体计算结果见表4。

3.2 用Z指标分析旱涝等级

Z指标是使用最广泛的指标之一。计算Z指标，是在假定某时段降水量服从Person-Ⅲ型分布，通过对降水量进行正态化处理后，则可将其概率密度函数通过转换运算，得到公式(2)。用Z指标划分的旱涝等级见表2。

(2)

式中：Cs—偏态系数；

φi—标准变量。

Cs、φi均可由降水量资料序列计算求得，即：

(3)

(4)

(5)

(6)

表2以Z值为标准的旱涝等级划分(陈莉，1998)

等级等级编号Z值范围旱涝等级13Z>1 645重涝221 037

孙水河流域Z指标的具体计算结果见表4。

3.3 用河道来水(径流深)距平百分率分析旱涝等级

河道来水距平百分率指河道来水距平值与多年同期平均值的百分比值，计算公式见式(7)。用径流深距平百分率划分的丰枯等级见表3。

(7)

式中：Rw—当前江河径流深，mm；

Ro—多年同期平均径流深，mm。

河流供水往往是一个地区除了降水外另一个自然供水的主要来源，因此Ir是反映一个地区地表水的丰枯程度的重要指标。

表3 径流深距平百分率的等级划分

孙水河流域径流深距平百分率的具体计算结果见表4。

表3 降水距平分析、Z指标分析、径流深距平分析汇总

3.4 三种旱涝指标的对比分析

图2 三种指标的旱涝等级

从表4、图2可以看出，三种旱涝指标所得到的旱涝等级变化趋势基本相同，而敏感性不同。降水距平百分率方法简单，比较直观；Z指标比降水距平百分率响应快；而河道来水距平百分率方法虽然等级划分只有五级，但除了具有以上两种方法的优点外，其响应比Z指标敏感，尤其在偏旱(偏枯年)、重旱(枯水年)等级划分方面明显比Z指标敏感，同时还可以表现出丰水周期和枯水周期。特别是2012年降水距平百分率、Z指标旱涝等级都为正常，而径流深距平百分率旱涝等级却为偏丰年。事实上2012年8月31日孙水河流域喜德水位站发生了建站以来最大洪水，水位达99.66m，重现期300年以上；孙水关水文站同日也发生了建站以来最大洪水，洪峰流量达2400m3/s，重现期200年以上。

从表4及图2可以看出，丰枯变化具有明显的阶段性特征，年丰枯序列大致可划分为4个以丰为主的阶段和4个以枯为主的阶段。1953年～1960年共8年为丰水期，1961年～1967年共7年为枯水期，1968年～1974年共7年为丰水期，1975年～1982年共8年为枯水期，1983年～1991年共9年为丰水期，1992年～1997年共6年为枯水期，1998年～2004年共7年为丰水期，2005年～2011年共7年为枯水期。2012年进入丰水期。丰枯大致以7年为转换周期。大多枯水期中有偏丰年，丰水期中有偏枯年。1953年～1960年8年中有5年偏丰年，1年丰水年，2年正常年；1998年～2004年7年中有4年偏丰年，1年丰水年，2年正常年，明显偏涝。而1992年～1997年连续6年为偏枯年，明显偏旱。60年间有几次旱涝急转或涝旱急转，或交替转换。1967年、1968年、1969年偏枯年急转丰水年再急转偏枯年；1974年、1975年丰水年急转枯水年；1997年、1998年偏枯年急转丰水年；2011年、2012年枯水年急转偏丰年。