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      唐白河水系降水特性分析

      2010-06-14 09:32:18康大寧盧明三孫國(guó)苗河南省南陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局
      河南水利與南水北調(diào) 2010年7期
      關(guān)鍵詞:唐河白河降水量

      □康大寧 □孫 霞 □盧明三 □李 璐 □孫國(guó)苗(河南省南陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局)

      一、概況

      唐白河水系是漢江流域面積最大的一條支流,白河(古稱淯水)發(fā)源于河南嵩縣攻離山;唐河(古稱沘水或醴水)發(fā)源于河南方城縣七峰山的北柳樹溝,唐河與白河在湖北省襄陽(yáng)縣龔家咀匯合后,始稱唐白河,于襄樊附近注入漢江。唐白河流域面積為24590km2,流域的西部和北部為伏牛山區(qū),分別與漢水的丹江流域和淮河流域?yàn)猷?,東鄰?fù)┌厣矫},與淮河流域相望,南鄰隔漢水與荊山相鄰,中部即為著名的南襄盆地,由于四面環(huán)山,水勢(shì)呈扇形向盆地集中。唐白河水系主要由唐河、白河、湍河三大支流組成,其流域面積均在5000km2以上,其中較大的分支有刁河、默河、嚴(yán)陵河、西趙河、潦河、潘河、趙河、泌陽(yáng)河、桐河、三夾河、滾河等。河道坡面多在1/500~1/4000。

      唐白河水系區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜多變,流域邊緣的山脈海拔高度多在500~2000m,極頂為西峽玉皇頂?shù)?212.5m,流域底部為盆地,海拔高度在80~130m,第四紀(jì)松散沉積廣泛分布于盆地底部;流域徑流是漢江徑流的低值區(qū),也是長(zhǎng)江中下游的徑流低值區(qū),但由于降水變率大,年內(nèi)分配不均,常發(fā)生洪、旱災(zāi)害。

      二、水汽來(lái)源及主要降水天氣系統(tǒng)

      唐白河水系位于亞熱帶和北溫帶過渡區(qū)的季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi),降水主要是借助于夏季東南季風(fēng),把大量的水汽從太平洋、印度洋的孟加拉灣上空輸入,在西太平洋副熱帶高壓脊線及西北槽東移、江淮橫切變線的作用下,加上地形的影響,形成降水過程;在水汽充沛的前提下,很容易在該地區(qū)產(chǎn)生大暴雨或特大暴雨,而產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)往往是一個(gè)或幾個(gè)氣象因素綜合作用的結(jié)果。

      唐白河水系區(qū)域主要降水天氣系統(tǒng)有:

      (一)臺(tái)風(fēng)

      臺(tái)風(fēng)是一個(gè)熱帶天氣系統(tǒng),臺(tái)風(fēng)是熱帶洋面上的強(qiáng)氣旋性渦旋,本身帶有充沛的水汽和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng),具有巨大的不穩(wěn)定能量,并伴有狂風(fēng)和暴雨,強(qiáng)臺(tái)風(fēng)盛夏登陸后,往往在臺(tái)風(fēng)區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)烈的暴雨天氣系統(tǒng),具有極大的破壞作用。其特點(diǎn)是范圍較小,歷時(shí)較短,強(qiáng)度很大。唐白河流域1975年8月的大洪水就是3號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸引起的,臺(tái)風(fēng)雖然在唐白河流域發(fā)生的幾率不高,但造成的災(zāi)害往往較大。

      (二)西太平洋副熱帶高壓

      是影響唐白河水系夏季氣候的重要天氣系統(tǒng),它的活動(dòng)、停止、加強(qiáng)與西伸、北進(jìn)、減弱與東移南退均將對(duì)該區(qū)域的天氣帶來(lái)重要的影響,當(dāng)副高與西南低渦或西北氣流作用,常形成強(qiáng)烈的暴雨天氣,唐白河流域七、八月份的降雨,常常與副高的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。

      (三)低渦、低壓、低壓槽

      是影響該地區(qū)夏季暴雨的另一類天氣系統(tǒng),低壓、低壓槽附近常形成切變線,產(chǎn)生對(duì)流云團(tuán),青藏高原東部的西南低渦在夏季東移往往沿長(zhǎng)江、淮河一線移動(dòng),造成江淮一帶的暴雨。如1991年8月唐河暴雨洪水就是由低渦東移影響的。

      (四)梅雨鋒

      是唐白河流域6~7月份的主要降水系統(tǒng),當(dāng)鋒面附近有中小尺度的天氣系統(tǒng)時(shí),常常形成強(qiáng)烈的對(duì)流性降水。

      (五)組合型天氣

      一般來(lái)講,產(chǎn)生暴雨天氣往往是多種系統(tǒng)的組合,如“75.8”暴雨就是由臺(tái)風(fēng)(熱帶低壓)副熱帶高壓、西風(fēng)槽共同的影響。

      除了充沛的水汽產(chǎn)生降水的天氣系統(tǒng)之外,下墊面地形也對(duì)暴雨天氣起著一定的制約作用,當(dāng)氣團(tuán)運(yùn)動(dòng)中受到地形的影響,產(chǎn)生復(fù)合抬升運(yùn)動(dòng)時(shí),往往導(dǎo)致強(qiáng)烈的局地暴雨洪水。1991年8月6日唐河洪水就是西南低渦在桐柏山受阻而抬升復(fù)合的暴雨。盛夏熱對(duì)流面也往往受地形的影響,如白河1986年6月26日暴雨洪水及都市化的傍晚雷雨都是這種類型。

      三、年降水量的地區(qū)分布

      唐白河水系多年平均年降水量為846.4mm,為長(zhǎng)江中下游的降水低值區(qū)。南襄盆地在800mm以下,東北部伏牛山可達(dá)1000mm以上。

      地形的影響,使降水量的地域分布極為不均,唐白河流域的西部和北部為伏牛山區(qū),東鄰?fù)┌厣矫},與淮河流域相望,南鄰隔漢水與荊山相鄰,中部即為南襄盆地,由于四面環(huán)山,來(lái)自印度洋孟家拉灣、太平洋的水汽,受邊界上桐柏山、伏牛山和內(nèi)部局部山丘地形的影響,產(chǎn)生抬升作用,利于降水;而在廣闊的平原及河谷地帶,由于受大氣下沉輻射,缺少地形對(duì)氣流的抬升作用,則不利于降水。因此,在水汽和地形的綜合影響下,東西部山區(qū)高于中間的盆地,山丘區(qū)降水大于平原區(qū),山脈迎風(fēng)坡降水量大于背風(fēng)坡的規(guī)律,其分布特點(diǎn)基本上與地形高低相對(duì)應(yīng)。

      由于受大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)、地形的綜合影響,在唐白河流域產(chǎn)生了3個(gè)暴雨多發(fā)區(qū),形成了唐白河流域的降水分布特點(diǎn),這3個(gè)多發(fā)區(qū)的具體位置是:

      桐柏山的抬升復(fù)合作用形成的桐柏暴雨多發(fā)區(qū)以桐柏為中心,包括三夾河的上游,泌陽(yáng)河的上游左岸地區(qū)。6~9月平均總量多數(shù)年份>600mm,中心點(diǎn)為702mm。

      伏牛山區(qū)的抬升復(fù)合作用形成南召暴雨多發(fā)區(qū),包括南召縣城以東的白河支流地帶,6~9月總雨量多數(shù)年份大于600mm,中心點(diǎn)為650mm。

      板橋、華山水庫(kù)暴雨多發(fā)區(qū),包括饒良河、泌陽(yáng)河上游地區(qū),6~9月總量在600mm左右。

      四、降水量的年內(nèi)分配

      季節(jié)的影響,使降水的年內(nèi)分配不均勻,特別是7~8月受熱帶天氣系統(tǒng)影響,唐白河上游伏牛山區(qū)及淮河上游的桐柏山區(qū)常形成暴雨,引起洪澇災(zāi)害。多年平均最大連續(xù)4個(gè)月的降水量為400~700mm,占年降水量的50%~70%。降水集中的程度自南向北遞增,南襄盆地為50%~60%,伏牛山丘區(qū)為60%~70%。

      降水的季節(jié)變化較大,夏季 (6~8月)降水量最大,一般為400~600mm,集中了年降水量的40%~70%,降水集中的程度自南向北增加。春季(3~5月)降水量次于夏季,為100~400mm,占年降水量的10%~30%,秋季(9~11月)降水量小于春季大于冬季,為100~200mm,占年降水量的10%~20%。冬季(12~2月)為降水量最小的季節(jié),一般為20~100mm,占年降水量的10%左右。

      年內(nèi)各月降水相差懸殊。一年中以7月份降水量最多,一般在130~250mm,占年降水量的15%~30%;最小月降水量大多出現(xiàn)在1月份,一般為5~20mm,占年降水量的1%~3%。最大月降水量與最小月降水量之比為5~30。

      五、降水量的年際變化

      唐白河流域降水的年際變化較大,最大年與最小年降水量相差懸殊,根據(jù)已整編的資料統(tǒng)計(jì),各站最大年降水量與最小年降水量的比值大多為2~4;最大與最小年降水量的極差大多為600~1500mm。極差最大的斗垛站,1964年降水量為1950.8mm,1966年降水量為510.8mm,極差達(dá)1440.0mm,最大年降水量與最小年降水量的比值3.8;其次是鐘店站,1964年降水量為1729.0mm,1966年降水量為390.9mm,極差達(dá)1328.1mm,最大年降水量與最小年降水量的比值4.4。唐白河流域主要站年降水量特征值見下表。

      唐白河流域主要站年降水量特征值表

      從年降水量的變差系數(shù)來(lái)看,降水量的年際變化亦較大,Cv值一般為0.20~0.30,并自南向北增加,降水量較大的山丘區(qū)大于降水量較小的平原區(qū)。伏牛山區(qū)Cv值>0.25,南襄盆地平原地區(qū)Cv值<0.25。月、季降水量的年際變化一般大于年降水量的年際變化,如春季降水量的Cv值一般在0.40~0.60。

      六、唐白河流域暴雨洪水簡(jiǎn)析

      唐白河流域的降水很不均勻,汛期6~9月雨量占全年降水量的60%左右,其中暴雨比重大,常發(fā)生暴雨洪水災(zāi)害。如1963年,南陽(yáng)年降水量達(dá)990mm,24h暴雨量155.4mm,3d暴雨量365.9mm。1964年唐白河區(qū)年降水量達(dá)1226.9mm,為多年平均值的145%。1965年7月9日,唐河流域普降暴雨,暴雨中心唐河祁儀,24h暴雨達(dá)418mm,最大72h雨量570mm。

      唐白河流域“75.8”特大暴雨洪水簡(jiǎn)析:

      1975年8月,三號(hào)臺(tái)風(fēng)深入內(nèi)陸在江淮一帶停留數(shù)天,在唐白河流域產(chǎn)生了百年不遇的特大暴雨,這次特大暴雨的特點(diǎn)一是強(qiáng)度大,暴雨中心出現(xiàn)在上游山區(qū);二是暴雨持續(xù)歷時(shí)長(zhǎng),面積廣,雨強(qiáng)從東向西遞減;三是在降雨時(shí)程分配上先小后大,暴雨最大雨峰在后期;四是主要暴雨位置一直維持在南召、方城、桐柏和泌陽(yáng)的部分地區(qū),比較穩(wěn)定。泌陽(yáng)河上游面雨強(qiáng)均>1000mm。楊集站6h雨量320.6mm,3d降雨1048.8mm,8月7日1d降雨796.3mm,為歷史罕見;郭林站總雨量為1517mm;平均徑流系數(shù)0.83,特大暴雨產(chǎn)生特大洪水,口子河站洪峰流量6100m3/s,鴨河口最大入庫(kù)流量11700m3/s,唐河站洪峰流量13100m3/s,超保證水位3.56m。社旗站最大漲幅2.08m/h。

      “75·8”特大暴雨的形成,是由多方面因素造成的:一是行星尺度的環(huán)流引起的臺(tái)風(fēng)深入內(nèi)陸,移動(dòng)變慢甚至停滯,強(qiáng)度維持不減甚至一度稍有加強(qiáng),使得暴雨區(qū)上空受臺(tái)風(fēng)影響時(shí)間長(zhǎng),造成長(zhǎng)時(shí)間的降水;二是各種天氣系統(tǒng)配置造成持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的上升運(yùn)動(dòng),源源不斷的水汽供應(yīng)和位勢(shì)不穩(wěn)定的不斷建立;三是在上述天氣系統(tǒng)的背景下,中尺度擾動(dòng)造成一次次強(qiáng)的對(duì)流運(yùn)動(dòng),對(duì)流性強(qiáng)降水沿同一路徑移動(dòng)或向同一方向匯集,造成這一地方的特大暴雨;四是地形對(duì)暴雨起著明顯的增強(qiáng)作用,造成這次罕見的特大暴雨。

      七、結(jié)語(yǔ)

      唐白河水系區(qū)域的降水主要受西太平洋副熱帶高壓、組合型天氣等天氣系統(tǒng)的影響,具有地域分布極為不均勻、年內(nèi)和年際變化大的特性。多年來(lái)降水量極值的不斷變化,一方面說明水文測(cè)報(bào)水平不斷提高,另一方面也說明水文規(guī)律的研究遠(yuǎn)未結(jié)束。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,自然災(zāi)害造成的損失可能會(huì)更大,水文部門要加強(qiáng)水文雨量站網(wǎng)建設(shè),應(yīng)用先進(jìn)的測(cè)報(bào)設(shè)備實(shí)施更全面地監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防范,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的和諧發(fā)展發(fā)揮更重要的作用。

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