白水江文县水文站水文特征研究

刘 霞

(陇南水文水资源勘测局，甘肃 成县，742500)

1 基本概况

白水江发源于甘肃、四川两省交界的岷山山脉南段的弓杆岭[1]，由西源白河与北源黑河汇流而成。黑白二水于黑水塘汇合后向东南流，经九寨沟县、甘肃文县，于文县玉垒乡注入白龙江。该流域地处甘肃省南部，位于东经103°27′～105°08′、北纬32°43′～33°43′，流域西北、北部、东部和东南部均与白龙江干、支流流域相接，西部与岷江源头接界，西南和涪江流域接壤，南部与平武县夺补河流域相连。流域面积8316km2，地跨四川省九寨沟县和甘肃省文县，文县境内流域面积2405km2，河流长度107km。极端最高气温37.7℃，最低气温零下7.4℃，多年平均相对湿度61%，湿度偏大。

文县水文站，原名鹄衣坝水文站，1990年1月下迁14.5km至文县城关镇，更名为文县水文站，地理位置东经104°40′14″，北纬32°56′39″，集水面积7303km2，至河口距离54km，为大河控制站、国家重要水文站、省级报讯站、长江流域省界控断面。下辖水文站1处，水位站3处，雨量站8处。下游约20km处设有尚德水文站，经单站合理性检查和尚德水文站对照，实测资料合理可靠，准确度高。

2 降水特征

文县站多年平均降水量430.6mm，雨季一般自4月开始，10月结束。冬季降水量占年降水量的1.2%；春季降水量占年降水量的22.6%；夏季降水量占年降水量的51.7%；秋季降水量占年降水量的24.5%。汛期暴雨频繁，多出现在5-9月，其中8-9月最多。暴雨形式多为雷阵雨，上游海拔较高，暴雨强度较小，中下游暴雨强度较大。

2.1 年内分配

白水江流域属北亚热带季风气候，海拔较高。由于受到季风气候影响[2]，文县站降水量主要集中在汛期(5-10月)，选用该站1967-2016年共50年长系列资料计算，汛期降水量为370.6mm，占全年降水量的86.1%，非汛期11-4月降水量偏少，只占全年的13.9%，多年月平均最大降水量80.5mm，最小为0.2mm，分别出现在每年7月、12月。连续四月最大降水量出现在6-9月，期间降水量为273.2mm，占全年降水量的63.4%；连续四月最小降水量12.0mm，出现在11-2月，期间降水量占全年的2.8%。从表1看出，降水量年内分配极不均匀。

表1 文县水文站降水量年内分配

2.2 年际变化

变差系数Cv值是水文统计中的一个重要参数，用来说明水文变量中的长期变化过程和稳定程度[3]，可以用变差系数Cv值和极值比来衡量降水量的年际变化幅度，Cv值小，说明年际变化小。按照下列计量公式计算：

式中：σ——年际降水量均方差；Cv——为变差系数或离势系数；X=P(年降水量)。

将该站年降水量带入上述式中，得出该站年降水量变差系数Cv值为0.15，变差系数很小。年最大降水量为590.9mm，最小为295.8mm，极值比为2.0，说明年际变化幅度小，极值统计见表2。

表2 文县站降水量极值计算统计

2.3 趋势分析

点绘降水量年际变化过程线见图1。可见该站降水量在1990年发生突变出现了拐点，之前降水量呈递增趋势，1991年到2007年间呈现逐年递减趋势，2008年之后逐年递增。1967-1990年间，共有12年的降水量低于多年平均降水量，1991年之后，共有13年的降水量低于多年平均值。整体来看，降水量呈逐年减小趋势。

图1 文县站降水量年际变化过程线

3蒸发特征

受植物截留蒸发、叶面散发、土壤蒸发等因素影响，陆面蒸发观测存在很多局限性，该站以水面蒸发观测为主，采用20cm口径蒸发器观测，经过资料系列一致性分析，发现鹄衣坝站与文县站蒸发量在1990年存在突变和显著性跳跃，资料存在不一致性。这主要是由于测站搬迁、地域差异造成。本次选用1991-2016年共25年的蒸发资料进行统计分析。

3.1 年内分配

该站蒸发量主要集中在4-8月，期间蒸发量占全年的64.6%，4-9月蒸发量占全年的72.8%，单月最大蒸发量为172.5mm，出现在7月，占全年的13.1%，最小为45.6mm，只占全年的3.5%，出现在12月份，极值比3.78，每年的11月到来年2月，蒸发量均在55.0mm上下浮动。蒸发量年内分配不均匀、汛期量大且集中、非汛期偏少。

3.2 年际变化及趋势分析

文县站多年平均蒸发量为1321.2mm，年最大蒸发量为1719.4mm，最小值1150.7mm，倍比1.49，年际变化系数Cv值为0.09，变化幅度较小。由图2知，1991-1998年间，年蒸发量呈递增趋势，1999-2007年间，呈缓和递减趋势，之后一直递增。从整体变化看，蒸发量呈现逐年增大的趋势且趋势较明显。

图2 文县站蒸发量年际变化过程线

4 径流特征

4.1 径流补给及年内分配

白水江流域处于高山峡谷，中上游植被较好，径流补给来源主要由上游植物截留下渗、少量高山融雪补给，用长系列资料统计得知，文县站测验断面最小流量出现在每年1-4月，期间平均流量为43.64m3/s，月径流量共4.54亿m3，占多年平均年径流27.552亿m3的16.5%，5月以后开始进入汛期，降水量逐渐增多，径流量开始增大，5-10月平均流量为122m3/s，径流量占全年径流量的70.4%，10月份气温开始下降，降水量减少，河流开始退水，11-12月平均流量为69.9m3/s，期间径流量占全年的13.1%，点绘月径流量与所占比例分配图(图3)可见，受降水量分布影响，径流年内分配极不均匀。

图3 文县站月径流量占全年比例分布

4.2 年际变化

径流的年际变化幅度同样可以用2.2所述公式来计算。Cv值大，表示径流的年际丰枯变化剧烈[2]。计算出该站径流Cv值为0.17，最大年径流量为36.8亿m3，最小为19.6亿m3，倍比为1.87，属于我国西北地区径流年际变化低值区[4]，年际径流变化较稳定。

4.3 丰枯统计

为了能更清楚的对文县站径流丰枯年做出判断，以5年为一组，利用距平统计法，统计出该站

表3 文县站分年代径流丰枯情况统计

径流年际丰枯变化程度，从表3看出，1970-1974、1995年以后距平为负值，这说明这些年代河流处于枯水期，而相反的，1975-1994年距平为正值，说明处于丰水期。枯水年为30年，占比为60%，丰水年为20年，占比为40%，径流量整体偏枯。

4.4 变化趋势分析

点绘该站年际径流量变化过程线(图4)，可看出径流量呈规律的低频振荡，从振幅看出，径流年际变化较均匀。1967-1971年，径流呈减小趋势，1972-1984年间，径流量逐年增大，1985-2002年，径流量继续减小，2003年至今，径流又呈现增大趋势；在1990年以前，径流量在多年平均线以上的居多，以1991年为分界点，径流量多半在多年平均线以下。整体看，年径流逐年减小的趋势比较明显，这主要是白水江上游大量采砂和植被破坏造成的。用图4给出的线性公式可以推算，随着资料系列、时间的延长，径流减少的趋势更加明显[4]。

图4 文县站径流量年际变化过程与趋势

5 洪水特征

该站测验断面洪水主要由局地暴雨洪水和大范围洪水组成[2]，实测最大洪峰流量多出现在6-9月，上游刘家河坝实测最大洪峰流量为816m3/s，文县断面历史洪水调査最大流量为1400m3/s，出现在1964年7月21日，上游洪水一般缓涨缓落，随着河流比降的增大，中游洪水涨落较上游陡，呈单峰型。受流域内地形和植被的差异以及局地暴雨的影响[1]，上、中、下游洪峰往往不对应，中下游为主要产洪区。对文县站历史洪水调查计算，重现期10年一遇的洪水较常见，洪峰流量为564m3/s，重现期20、50年一遇洪水的洪峰流量分别为683m3/s、839m3/s，出现概率较小。

6 结论

通过对文县站近50年水文资料特征进行分析研究，发现该站降水量在年内分配不均匀，年际变化小，1990年之前呈增大趋势，而后减小，1999年以后一直增大，整体呈逐年减小趋势；蒸发量年内分布不均匀，出现汛期量大且集中、非汛期偏少，呈现整体增大的趋势；受降水量分布影响，径流量年内分配不均匀，年际变化较稳定且1999年后一直处于枯水期，整体呈减少趋势；该站重现期10年一遇的洪水较常见，重现期20、50年一遇的洪水出现概率较小。