三峽水庫(kù)蓄水前后對(duì)烏江流域徑流影響分析

徐成漢

(長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430212)

三峽水庫(kù)蓄水前后對(duì)烏江流域徑流影響分析

徐成漢

(長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430212)

以長(zhǎng)江三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，將烏江流域1956～2014合計(jì)59年降水、徑流資料分為兩部分，定量分析了三峽水庫(kù)2003年蓄水前后烏江流域降水徑流的趨勢(shì)變化。根據(jù)烏江流域在三峽水庫(kù)2003年蓄水后的降水資料插補(bǔ)出其徑流資料，并與實(shí)測(cè)徑流資料相比較，定量分析在氣候等條件不變情況下，因下墊面條件改變對(duì)徑流有何種程度的影響，為長(zhǎng)江上游控制性水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度，徑流預(yù)報(bào)模型的選用，水資源合理配置提供技術(shù)支撐。

烏江流域；徑流；趨勢(shì)分析；三峽水庫(kù)

1 概 述

長(zhǎng)江三峽水利樞紐位于湖北宜昌三斗坪鎮(zhèn)，壩址控制流域面積100萬km2，壩址多年平均流量14 300m3/s，多年平均徑流量4 510億m3，是一個(gè)具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)等多項(xiàng)綜合效益的大型水利工程。三峽工程1992年獲得全國(guó)人民代表大會(huì)批準(zhǔn)建設(shè)，1994年正式動(dòng)工興建，2003年6月1日開始蓄水，2009年三期工程通過驗(yàn)收，2010年10月26日成功達(dá)到正常蓄水位175m。

三峽水庫(kù)蓄水后所產(chǎn)生的環(huán)境問題引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。林承坤[1]認(rèn)為長(zhǎng)江徑流量居全國(guó)之首，徑流量與降水量關(guān)系密切，且年際徑流分配均勻，這些特征對(duì)長(zhǎng)江的洪水成因與預(yù)報(bào)的研究和水資源的開發(fā)與利用均有重要意義。許繼軍[2]等認(rèn)為長(zhǎng)江流域年降水總量整體變化趨勢(shì)不顯著，但各季節(jié)和月份的降水量存在的增加或減小趨勢(shì)顯著，流域內(nèi)各主要支流徑流量變化趨勢(shì)與其降水量變化趨勢(shì)基本一致。龐樹森[3]等依據(jù)三峽水庫(kù)蓄水前后上下游水文站的觀測(cè)資料，表明三峽水庫(kù)運(yùn)行對(duì)徑流總量無明顯影響，但對(duì)徑流的年內(nèi)過程有一定影響。郭文獻(xiàn)[4]等對(duì)125年來宜昌水文站流量資料分析，認(rèn)為三峽水庫(kù)蓄水初期表現(xiàn)了較大水流調(diào)節(jié)作用，遠(yuǎn)大于葛洲壩水庫(kù)的影響，出現(xiàn)了枯水期流量加大，豐水期流量減小的趨勢(shì)。

烏江為貴州省第一大河，是長(zhǎng)江上游右岸支流，古稱黔江，發(fā)源于貴族省威寧縣香爐山花魚洞，流經(jīng)黔北及渝東南酉陽(yáng)彭水，在重慶市涪陵注入長(zhǎng)江。干流全長(zhǎng)1 037km，流域面積8.79萬km2。流域內(nèi)年均徑流深600mm，但年內(nèi)分配不均，汛期5～9月占全年徑流量的80%。烏江水系呈羽狀分布，流域地勢(shì)西南高，東北低，以流急、灘多、谷狹而聞名。

為探討長(zhǎng)江三峽水庫(kù)蓄水前后對(duì)徑流過程的影響，本文結(jié)合長(zhǎng)江上游烏江流域1956～2014年實(shí)測(cè)59年降雨、徑流資料，以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，建立烏江流域的降水徑流相關(guān)關(guān)系，分別分析了烏江流域降水、徑流資料的趨勢(shì)變化規(guī)律。根據(jù)分界點(diǎn)后的烏江流域?qū)崪y(cè)降雨資料，插補(bǔ)變化后的徑流，然后與實(shí)測(cè)徑流資料相比較，定量分析在氣候等環(huán)境保持不變條件下，因下墊面變化而導(dǎo)致的徑流改變的程度，進(jìn)而掌握徑流序列的演變規(guī)律，為《長(zhǎng)江上游控制性水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方案》編制提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)后續(xù)徑流預(yù)報(bào)模型的選用，水資源合理配置提供技術(shù)支撐。

2 烏江流域降水徑流趨勢(shì)分析

2.1 烏江流域降水資料線性傾向分析

以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，將烏江流域1956～2014年共計(jì)59年降水資料分成兩部分，分別做出其趨勢(shì)線，如圖1、圖2所示。由趨勢(shì)圖可以看出,烏江流域在三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前的1956～2002年其降水量趨勢(shì)線方程為:y=0.1915x+770.19，說明烏江流域降水量略有增加，但趨勢(shì)不明顯；在三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后的2003～2014年其降水量趨勢(shì)線方程為:y=-1.1266x+3314.7，說明烏江流域的降水量略有減少，且趨勢(shì)也不明顯。

圖1 烏江流域2003年以前降水量趨勢(shì)圖

圖2 烏江流域2003年以后降水量趨勢(shì)圖

2.2 烏江流域徑流趨勢(shì)分析

以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，將烏江流域1956～2014年共計(jì)59年徑流深資料分成兩部分，分別做出其趨勢(shì)線，如圖3、圖4所示。三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前烏江流域1956～2002年的徑流深趨勢(shì)線為:y=1.6072x-2554.2，說明烏江流域徑流深呈增加趨勢(shì),但趨勢(shì)不明顯；在三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后烏江流域2003～2014年的徑流深趨勢(shì)線方程為:y=-2.1846x+4934.2，說明烏江流域徑流深呈遞減趨勢(shì)，且遞減趨勢(shì)不明顯。

圖3 烏江流域2003年以前徑流深趨勢(shì)圖

圖4 烏江流域2003年以后徑流深趨勢(shì)圖

2.3 烏江流域徑流系數(shù)趨勢(shì)分析

以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，將烏江流域1956～2014年共計(jì)59年徑流系數(shù)資料分成兩部分，分別做出其趨勢(shì)線，如圖5、圖6所示。由圖可知,在三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前烏江流域1956～2002年徑流系數(shù)趨勢(shì)線方程為:y=0.0013x-2.0511，說明烏江流域徑流系數(shù)略有增加，但增加趨勢(shì)不明顯；三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后烏江流域2003～2014年徑流深趨勢(shì)線方程為:y=-0.0018x+4.1554，說明其徑流系數(shù)略有減少，且減少趨勢(shì)不顯著。

圖5 烏江流域2003年以前徑流系數(shù)趨勢(shì)圖

圖6 烏江流域2003年以后徑流系數(shù)趨勢(shì)圖

3 三峽水庫(kù)蓄水前后烏江流域降水徑流對(duì)比分析

3.1 降水徑流對(duì)比分析

將三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前后烏江流域的1956～2014年合計(jì)59年降水徑流資料分成兩部分，即蓄水前和蓄水后，分別統(tǒng)計(jì)其降水量、徑流深、徑流系數(shù)及水資源量，如表1所示。由此可以看出，在三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前后，烏江流域的降水量、徑流深、徑流系數(shù)及水資源量的變化量分別減小為97.27mm、80.07mm、0.02、70.27億m3，變化幅度分別為8.46%、12.78%、3.7%和12.78%。由此說明三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后烏江流域徑流量的減少主要原因是由于流域降水量減少所引起，可能也與人類活動(dòng)及下墊面影響有關(guān)。

表1 三峽水庫(kù)2003年蓄水前后烏江流域降水徑流對(duì)比分析

3.2 雙累積曲線分析

把三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前后烏江流域1956～2014年合計(jì)59年的降水量徑流深做出雙累積曲線如圖7所示，蓄水以前的趨勢(shì)線方程為：y=0.5475x-341.08，蓄水以后的趨勢(shì)線方程為：y=0.5158x+1626.2。由此看出，2003年三峽工程蓄水前后兩條雙累積曲線斜率變化不大，僅減少了5.8%，說明蓄水前后烏江流域降水徑流關(guān)系變化不大。

圖7 三峽水庫(kù)蓄水前后烏江流域降水徑流雙累積曲線圖

3.3 降水徑流相關(guān)圖分析

以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn)，將烏江流域1956～204年合計(jì)59年降水徑流資料分成兩部分，即蓄水前和蓄水后的降水徑流資料，分別作出其趨勢(shì)線如圖8所示。由此可以看出，在三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行之后，烏江流域降水徑流相關(guān)關(guān)系有所下降，與2000年前后烏江流域大規(guī)模的水電開發(fā)有關(guān)。

圖8 三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前后烏江流域降水徑流相關(guān)圖

3.4 插補(bǔ)前后的徑流對(duì)比分析

以三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行的2003年為分界點(diǎn),根據(jù)烏江流域降水徑流相關(guān)方程：y=0.8942x-401.13，以烏江流域2003年以后的降水資料，插補(bǔ)出烏江流域2003年以后的徑流資料，然后與實(shí)測(cè)徑流資料相比較，結(jié)果如表2所示?？梢钥闯?，自三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后，整個(gè)烏江流域的實(shí)測(cè)徑流量比插補(bǔ)徑流深增加了82.4mm，幅度為1.26%，略有上升。

表2 三峽水庫(kù)蓄水前后烏江流域插補(bǔ)徑流對(duì)比分析

4 結(jié) 論

通過對(duì)三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前后烏江流域1956～2014年降水、徑流、徑流系數(shù)等資料的分析，得到其成果如表3所示。

表3 三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前后烏江流域徑流趨勢(shì)分析成果表

根據(jù)表3及前面分析,可得出如下結(jié)論:

(1)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前烏江流域降水量系列呈上升趨勢(shì)，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值小于臨界值，故其降水量系列上升趨勢(shì)不顯著；蓄水運(yùn)行后降水量系列呈下降趨勢(shì)，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值小于臨界值，故烏江流域降水量系列下降趨勢(shì)不顯著。

(2)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前烏江流域徑流深系列呈上升趨勢(shì)，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值小于臨界值，故其徑流深系列上升趨勢(shì)不顯著；三峽蓄水運(yùn)行后徑流深系列呈下降趨勢(shì)，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值小于臨界值，故烏江流域徑流深系列下降趨勢(shì)不顯著。

(3)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前烏江流域徑流系數(shù)系列略有增加，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值大于臨界值，故其徑流系數(shù)系列增加趨勢(shì)顯著；三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行后徑流系數(shù)系列呈下降趨勢(shì)，在信度水平a=0.05情況下，其檢驗(yàn)值小于臨界值，故烏江流域徑流系數(shù)系列下降趨勢(shì)不顯著。

(4)三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行前后，烏江流域的降水量減小了97.27mm，減小幅度為8.46%；徑流深減小了80.07mm，減小幅度為12.78%；徑流系數(shù)減小了0.02，減小幅度為3.7%；水資源量的變化量減小為70.27億m3，變化幅度為12.78%。

烏江流域的徑流情勢(shì)在三峽水庫(kù)2003年蓄水運(yùn)行前后有了較大變化，究其原因，一是近十年以來整個(gè)烏江流域的降水量偏少，且降水分布不均勻；二是烏江上游經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，用水量、耗水量逐年增多；三是烏江上游一些大型水利水電工程的建設(shè)，水庫(kù)蓄、滲損失增多。

[1] 林承坤，吳小根.長(zhǎng)江徑流特性及其重要意義的研究[J].自然雜志，1999，21(4)：200-205.

[2] 許繼軍，楊大文，等.長(zhǎng)江流域降水量和徑流量長(zhǎng)期變化趨勢(shì)檢驗(yàn)[J].人民長(zhǎng)江，2006，37(9)：63-67.

[3] 龐樹森，許繼軍，等.三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行初期對(duì)徑流過程影響分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2011，28(12)：118-124.

[4] 郭文獻(xiàn)，王鴻翔，等.三峽梯級(jí)水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中下游水文情勢(shì)影響研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2009(12)：7-10.

Analysis of Influences of Three Gorges Reservoir on Runoff of Wujiang Basin before and after Impoundment

XU Cheng-han

(Changjiang Institute of Technology, Wuhan 430212, China)

Taking 2003 when the Three Gorges Reservoir began to run as the dividing point, the total precipitation and runoff data of Wujiang basin among 59 years from 1956 to 2014 are divided into two parts and the quantitative analysis of precipitation and runoff change before and after 2003 of Wujiang basin is made. According to the rainfall data of Wujiang basin after the impoundment of the Three Gorges Reservoir, the runoff data are interpolated and compared with the measured runoff data. The influences of the change of underlying surface conditions on runoff are analyzed quantitatively in the same climate condition, providing technical support for optimal scheduling of controlling reservoirs in upper reaches of the Yangtze River, the selection of runoff forecasting model and the rational allocation of water resources.

Wujiang basin; runoff; trend analysis; Three Gorges Reservoir

2017-01-19

徐成漢(1965-)，男，湖北仙桃人，副教授，大學(xué)，主要從事水文與水資源教學(xué)研究工作。

TV121

B

1673-0496(2017)02-0004-04

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2017.02.002