三峡工程蓄水前后金沙江流域降水径流响应关系对比分析

陈吉琴，香天元

（1．长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212；2．长江水利委员会水文局，湖北 武汉 430010）

三峡工程蓄水前后金沙江流域降水径流响应关系对比分析

陈吉琴1，香天元2

（1．长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212；2．长江水利委员会水文局，湖北 武汉 430010）

以三峡工程蓄水运行的2003年为分界点，利用金沙江流域1956～2014年共计59年降水、径流资料，定量分析了三峡水库蓄水前后金沙江流域降水径流的变化趋势。根据金沙江流域在三峡工程蓄水后的降水资料插补出径流，并与实测径流比较，定量分析了在气候条件不变的情况下下垫面条件改变对径流的影响。

金沙江流域；三峡工程；降水；径流；趋势分析

0 引言

长江中游三峡水库投入使用后，其上游的入库径流量有较大幅度的减少。这是由长江上游降水量减少引起的，还是由用水量、耗水量增多，或者是下垫面条件发生了改变引起的？这个问题引起了水文工作者的关注，许多学者进行了大量的研究。李林等指出，近40年以来，长江上游径流量呈减少趋势，其中以秋季径流量减少最为明显［1］。孙甲岚等认为，长江上游平均气温有上升趋势，年降水量有减少趋势，宜昌站径流总量有减少趋势［2］。

金沙江是长江上游来水来沙量最大的河流，流域面积为47．4万km2，占长江流域总面积的27．8%，对于三峡入库水沙量有着举足轻重的影响［3］。金沙江流域基本上属高原气候区，海拔高度相差大于4000m。金沙江上游地区约7万km2年降水量小于400mm，属半干旱地区；其余大部分地区的年降水量为800～1600mm，属湿润地区；还有一小部分地区的年降水量为400～800mm， 属半湿润地区［4］。由于金沙江流域的地理位置特殊，所以研究金沙江流域的降雨径流变化有着重要的意义。

为了探讨三峡工程蓄水前后对金沙江流域径流过程的影响，应用该流域1956～2014年实测59年降水、径流资料，以三峡工程蓄水运行的2003年为分界点，建立金沙江流域的降水径流响应关系，分别分析了金沙江流域降水、径流的变化规律。根据分界点后的金沙江流域实测降水资料，插补变化后的径流，并与实测径流资料相比较，定量分析在气候条件保持不变的条件下，因下垫面变化而导致的径流改变的程度，进而掌握径流序列的演变规律，为《长江上游控制性水库优化调度方案》编制提供科学依据，对后续径流预报模型的选用、水资源合理配置提供技术支撑。

1 资料来源及处理

1．1 资料收集

所用的原始资料为长江水文水资源分析研究中心提供的长江上游金沙江流域1956～2014年的年降水和地表水资源量系列资料。其中，1956～2002年资料为水资源调查结果，2003～2014年资料为水资源公报的结果。另外，根据长江水文水资源分析研究中心的报告，金沙江流域面积为47.4万km2。其中，石鼓以上流域面积为215116．3km2，石鼓以下流域面积为258857．7km2。

1．2 资料的处理

将收集到的各区地表水资源量作为各区的径流量。用径流量资料除以流域面积，就得到了径流深的系列，用径流深系列除以降水量系列，就得到了径流系数系列［5］。

2 结果分析

2．1 降水径流及径流系数对比分析

三峡工程蓄水前后，金沙江流域水文要素变化如表1所示。从表1可以看出，三峡工程蓄水后，金沙江流域的平均降水量比蓄水前的平均降水量减少了22．43mm，减少幅度为3．13%；平均径流深比蓄水前减少了24．07mm，减少幅度为7．27%；地表水资源量比蓄水前减少了114．09亿 m3，减少幅度为7．27%。这说明，2003年三峡工程蓄水之后，长江上游径流偏枯主要是由于流域内降水量下降引起的。另外，也与流域内人类活动，如修建水库，植树造林，用水量增加等有一定关系。

表1 三峡工程蓄水前后金沙江流域水文要素变化Tab.1 Hydrologic element changes of Jinshajiang basin before and after impoundment of TGP

2．2 双累积曲线分析

金沙江流域降水径流双累积曲线如图1所示。从图1可看出，双累积曲线在1956～2002年间斜率为0．4597，2002～2014年 间 斜 率 为0．4393， 减 少0．0564，减少幅度为11%。这说明，三峡工程蓄水前后，金沙江流域降水径流关系有明显变化。

图1 金沙江流域降水径流双累积曲线图Fig.1 Double-mass curve of Jinshajiang basin rainfall

2．3 降水径流相关图分析

在三峡工程蓄水前后，金沙江流域实测径流量明显减少。为进一步揭示不同环境要素变化对径流的影响，以2003年为分界年份，绘制了该区在不同时期内的降水径流关系，如图2所示。

图2 三峡工程蓄水前后金沙江流域年降水径流关系Fig.2 Relationship of Jinshajiang basin annual rainfall and runoff before and after impoundment of TGP

由图2可以看出，（1）金沙江流域年降水量的最大值发生在三峡工程蓄水之前，小水集中在三峡工程蓄水之后。这说明，后期径流量偏低主要是因为降水偏少。（2）金沙江流域降水与径流相关图在1956～2002年的斜率为0.8318，2002～2014年的斜率为0.7194，减少0.1124，减少幅度为13.5%。这说明，年降水与径流关系有明显改变。综上所述，长江上游三峡工程蓄水之后，金沙江流域径流偏枯主要是由流域内降水量下降引起的。另外，流域或区域经济社会快速发展、水利工程的兴建、地下水的开发、矿山开采、坡地治理、河道采沙等人类活动导致下垫面条件不断改变，也使流域降水径流等关系发生了明显改变。

2．4 插补前后的径流比较

从图2中可以看出，1956～2002年间，金沙江流域降水径流拟合线性为 y＝0．8318x－264．59，2003～2014年间，降水径流拟合线性为 y＝0．7194x－192．08。用蓄水前的线性公式插补蓄水后的径流，结果如表2所示。

从表2中可以看出，三峡工程蓄水后 （2003～2014）的实测平均径流为306．98mm，插补后的平均径流为312．41mm，蓄水后径流减少5．43mm，减少幅度为1．77%。这说明，在气候条件保持不变的情况下，因下垫面变化而导致的流域径流有所减少，但减少幅度不大。

3 结语

三峡工程蓄水后，金沙江流域的降水、径流深、径流系数都有所减少，降水径流关系有较为明显的变化。蓄水后的实测平均径流比插补后的径流减少了5．43mm，减少幅度为1．77%。金沙江流域的径流情势在三峡工程蓄水前后有了较大变化，其主要原因是：（1）近几十年以来，整个金沙江流域的降水量偏少，且降水分布不均匀。（2）由于流域经济社会的发展，用水量逐年增多。（3）由于一些大型水利水电工程的建设，水库蓄水量增大、渗漏损失增多。

表2 金沙江流域三峡工程蓄水前后插补径流变化Tab.2 Runoff replenishment changes before and after of Jinshajiang basin impoundment of TGP

［1］ 李林，王振宇．长江上游径流量变化及其与影响因子关系分析［J］．自然资源学报，2004，19（6）：694－700．

［2］ 孙甲岚，雷晓辉．长江流域上游气温、降水及径流变化趋势分析［J］．水电能源科学，2012，30（5）：1－4．

［3］ 陈松生，张欧阳．金沙江流域不同区域水沙变化特征及原因分析［J］．水科学进展，2008，19（4）：475－476．

［4］ 徐长江，范可旭．金沙江流域径流特征及变化趋势分析［J］．人民长江，2010，41（7）：10－11．

［5］ 陈吉琴，宋萌勃．嘉陵江流域北碚站径流变化趋势分析［J］．黄河水利职业技术学院学报，2014，26（4）：18－20．

Comparison and Analysis on Jinshajiang Basin Rainfall－runoff Relationship before and after Impoundment of TGP （Three Gorges Project）

Chen Jiqin1，Xiang Tianyuan2
（1．Changjiang Institute of Technology， Wuhan430212， Hubei， China；2．Hydrographic Office of Changjiang Water Resources Commission， Wuhan430010， Hubei， China）

Making2003as cut－off point， based on annual rainfall and runoff material of Jinshajiang basin from1956～2014， the trend change of rainfall－runoff before and after impoundment of TGP are quantitatively analyzed．Runoff replenished by rain of after the impoundment of TGP and compared with the measured runoff，it quantitatively analyzed the influence of surface condition change to runoff with the invariant climate condition．

Jinshajiang basin； TGP （Three Gorges Project）； rainfall；runoff； trend analysis

TV121.1

A

10．13681／j．cnki．cn41－1282／tv．2017．04．001

2017-07-11

陈吉琴（1982－），女，山西运城人，副教授，硕士，从事高校水文专业教学与研究工作，研究方向为水文物理规律。

[责任编辑 杨明庆]