安莉娜,王文杰,张民强,郑敏生
(1.浙江省水利河口研究院,杭州 310020;2.浙江省水利河口研究院浙江广川咨询有限公司,杭州 310020)
浙江省传统汛期分期合理性分析
安莉娜1,王文杰2,张民强1,郑敏生1
(1.浙江省水利河口研究院,杭州 310020;
2.浙江省水利河口研究院浙江广川咨询有限公司,杭州 310020)
根据气象学相关研究成果,利用等值线技术,结合下垫面条件,分析浙江省暴雨集中典型区域,在此基础上利用概率分析手段,以典型暴雨区域为例,分析浙江省传统汛期分期的合理性,对典型暴雨区域汛期重新分期,为调整汛期分期提供理论依据,特别对提高大中型水库洪水资源利用率,缓解用水供需矛盾有着积极意义。
汛期分期;洪水资源;概率;合理性
“汛期”最早为水利上的术语,是指江河中由于流域内季节性江水、融冰、化雪引起定时性水位上涨的时期。而气象上引用和沿用这一术语,将“汛期”定义为:全年雨量最为集中且一年中降雨量最大的时期。
浙江省虽地处我国东南沿海,位于亚热带季风区,但浙东沿海和浙西内陆地区在降雨和大洪水的成因上有着明显的差异。全省汛期划分不应采取“一刀切”的做法让大多数水库在汛期偏保守运行,过度考虑水库安全性,以致汛后库水位常常达不到正常蓄水位,影响水库兴利。同时,随着降雨观测资料的积累延长和分析,有必要对上世纪50年代汛期时段的划分进行适当的调整,为更好地解决水库汛期大量弃水而汛后又严重缺水的问题,有必要就汛期分期的合理性进行分析,以充分利用洪水资源。
1.1 全省梅汛期传统分期起止时间一致
梅雨是东亚夏季风向北推进的一个阶段。初夏6-7月,随着东亚大气环流的季节转换,西太平洋副热带高压北跳,长江中下游地区降水过程频繁,降水量集中,形成“梅雨”这一重要天气气候现象。浙江省地理位置特殊,各区域5-7月天气气候有明显差异。浙中北处于长江中下游南侧,受江淮雨带影响,梅雨的天气、气候特点明显;浙南为中低纬过渡带,又受武夷山脉、括苍山屏障作用的影响,雨季与华南雨带往往相互交替,与浙中北的梅雨有显著不同。根据文献[1]对近40年的降雨量进行分析,得出浙南受梅汛期影响较小,而浙北则受梅汛期降水影响较大。而浙江省传统汛期分期中,统一梅汛期开始时间均为4月15日。
文献[2]用气象学法对末次暴雨(梅汛期出梅前的最后一次暴雨)进行分析(见表1)。表1表明浙北在35 a中只有1972年和1987年空梅,末次暴雨最早为6月13日(1961年),最迟为7月20日(1977年和1982年)。出现机率最多在7月上旬(51%);其次是6月下旬(23%);7月中旬(17%)。而浙江省传统汛期分期里,不论浙南浙北,梅汛期结束时间均为7月15日。
表1 浙北梅汛期末次暴雨日Table 1 The last heavy-rain day of plum-rains flood season in Zhejiang Province
1.2 全省台汛期传统分期起止时间一致
浙江濒临东海,台风可长驱直入,受台风暴潮影响岸线超6 600 km;在台风影响期间,若天文潮与台风增水叠加形成特稿潮位,对沿海地区构成极大的威胁。据《台风年鉴》,从1949-2007年资料分析来看,登陆浙江热带气旋有以下特征:
登陆浙江省热带气旋频次高。1949-2007年期间共40个热带气旋在浙江登陆,平均每年0.68个。登陆热带气旋最多的年份是2004年,有3个。1961,1972,1974,1989,2000,2005,2007年分别有2个热带气旋登陆浙江。
登陆浙江热带气旋较集中。有些年份在较短时间内连续遭受多次台风袭击,如1960年7月27日至8月9日,14 d时间内遭受了3个台风袭击;2005年7月19日至9月11日,连续遭受了4个台风的袭击。
登陆浙江省的热带气旋集中在5-10月,7-9月是浙江省热带气旋活动频繁的月份,除了5月份和10月份各1个和2个热带气旋登陆外,其他的均在7-9月登陆,占92.5%。
浙江省传统汛期分期中,台汛期结束时间均为10月15日,而实际上,对浙中北造成的洪涝灾害主要受梅雨期控制。
1.3 传统分期梅汛开始时间较入梅时间早
传统日历上大多会记载入梅日,这是天文年历的一种推算,即“芒种后逢丙入梅”,各地入梅都是这一天。而实际上,在气象学上,发生在江淮流域一带的梅雨比较复杂,气象上的入梅标准也是因地而宜,入梅的时间则由南而北往后推移。入梅时间的确定,一般而言,必须连续出现5 d以上阴雨天气后出现多阴雨天气,且没有连续5 d或5 d以上的无雨天气,以日雨量大于等于10 mm为梅雨开始之日。
根据1971年至2000年30 a的资料统计,浙北地区平均入梅时间为6月12日,出梅时间为7月10日。2000年以后浙江省入梅出梅时间见表2。
表2 浙江省入梅出梅时间Table 2 The times of beginning and finishing of plum rains in Zhejiang Province
表2表明近10年来,浙江省入梅时间最早为2006年6月8日,最迟出梅时间为2007年7月11日,可见浙江省传统分期梅汛期开始时间较气象学的入梅时间提前近2个月,过早地将水库库水位降至汛限水位,造成汛前大量弃水。
1.4 传统分期台汛结束时间较迟
浙中南以及沿海一带洪涝灾害受热带气旋登陆影响最大,热带气旋在浙江省除了5月份和10月份各1个和2个登陆外,其他的均在7至9月登陆,占92.5%。而最早登陆时间是2004年7月3日,最迟登陆时间1951年9月28日。因此,浙江传统台汛期结束时间较热带气旋登陆浙江时间推后半个月左右,往往造成非汛期蓄水严重不足。
2.1 典型暴雨区域的选择
2003年2月,《浙江省短历时暴雨》(下称《暴雨》)颁布发行。《暴雨》选用的水文资料,其观测年限一般都在35 a以上,资料条件和编制技术均较先进,其成果更符合浙江省暴雨分布规律和自然地理特征,为分析浙江省典型暴雨区域的选择提供科学、合理、可靠的理论依据。降雨量的均值往往反映暴雨量级的大小,依据《暴雨》,各历时年最大点雨量均值总的分布趋势是沿海山地大于内陆腹地,根据年最大24 h点雨量均值等值线图和省年最大3日点雨量均值等值线图,确定浙西北苕溪流域、浙东南台州地区、浙西南衢州地区3个区域作为本文汛期合理性分析研究的典型暴雨区。
2.2 确定典型区域内单站1 d降雨量、3 d降雨量临界值
2.2.1 浙西南衢州区域
根据实测和调查最大24 h、最大3 d点雨量分布图,确定浙西南衢州区域降雨量代表站为银坑、庙前、岭根、铜山源,其资料系列从1971年至2006年,共计36 a,经过水文资料整编,资料可靠。经统计分析,浙西南衢州区域代表性雨量站单站一日雨量超过100 mm共计89站次,主要集中在每年的5月下旬至9月,发生在5月1日以前的占3.37%(见表3),发生在9月30日以后的占2.2%(见表4)。浙西南衢州区域单站3 d降雨量超过150 mm共153站次,集中于每年的5月下旬至9月,发生在5月1日以前的占1.96%(见表3),发生在9月30日以后的占5.23%(见表4)。
2.2.2 浙西北部苕溪流域
根据实测和调查最大24 h、最大3 d点雨量分布图,确定浙西北苕溪流域具有代表性测站为临安溪口、桥东村、临安、青山、市岭站、昭明寺、徐家头、南庄,资料系列从1971年至2006年,共计36 a,经过水文资料整编,资料可靠。经统计分析,浙西北部苕溪流域单站1 d雨量超过100 mm共计223站次,主要集中在每年的5月中旬至9月,发生在5月11日以前的占0.45%,发生在10月5日以后的占0.90%;单站降雨量超过150 mm共407站次,集中于每年的6-9月,没有发生在5月11日以前的,发生在10月5日以后的占0.49%(见表5)。
表3 浙西南衢州区域5月1日前降雨量统计表Table 3 Statistics of rainfall in Quzhou area of south-west Zhejing Province before 1 May
表4 浙西南衢州区域9月30日以后降雨量统计表Table 4 Statistics of rainfall in Quzhou area of south-west Zhejiang Province after 30 Septem ber
表5 浙江西北部苕溪流域降雨量统计表Table 5 Statistics of rainfall in Shaoxibasin of north-west Zhejiang Province
2.2.3 浙东南台州地区
同样,确定浙东南台州的具有代表性测站为临海、小芝、岭根、牛头山,资料系列最长的1964-2006年,共计43 a,水文资料经过整编,数据可靠,此外还有遥测站逆溪、广营两站观测资料自1962年。经统计分析,浙东南台州地区单站1 d雨量超过100 mm共计205站次,主要集中在每年的6-9月,发生在6月1日以前的占2.43%(见表6),发生在10月5日以后的占3.90%(见表7)。
表6 浙东南台州地区6月1日以前降雨量统计表Table 6 Statistics of rainfall in Taizhou area of south-east Zhejiang Province before 1 June
表7 浙东南台州地区10月5日以后降雨量统计表Table 7 Statistics of rainfall in Taizhou area of south-east Zhejiang Province after 5 October
2.3 区域重新划分汛期分期合理性
浙西南衢州地区,浙西北苕溪流域,浙东南台州地区传统汛期划分都是统一划分时间,即4月15日至7月15日是梅汛期,7月16日至10月15日是台汛期。然而,表3至表7表明,这3个典型暴雨分区的汛期划分按照现行“一刀切”划分,缺乏合理性。
2.3.1 对于浙西南衢州区域汛期分期分析
表3、表4表明,该区域发生在5月1日前的单站日雨量超过100 mm的仅3站次,且各站日降雨量均未超过105 mm;而发生在9月30日后的单站日暴雨超过100 mm的仅2站次,且非全流域性的,仅银坑站日雨量超过100 mm,其中一次仅为100.6 mm。发生在5月1日前的单站日雨量超过150 mm的仅3站次;而发生在9月30日后的单站日暴雨超过150 mm的仅8站次,且均发生在现行台汛期结束之后。因此,浙西南衢州区域的汛期时段划分可以调整为梅雨期开始时间推后到5月1日,台汛期结束时间提前到9月30日,非汛期的时间为当年的9月30日至次年的5月9日。
2.3.2 对于浙江西北部苕溪流域汛期分期分析
表5表明,该区域发生在5月11日前的单站日雨量超过100 mm的仅1站次;而发生在10月5日后的单站日暴雨超过100 mm的仅2站次,非全流域性的。在5月11日前的单站日雨量没有超过150 mm;而发生在10月5日后的单站日暴雨超过150 mm的仅2站次。因此,浙西北苕溪流域汛期时段划分可调整为梅雨期开始时间推后到5月11日,台汛期结束时间提前到10月5日,非汛期的时间为当年的10月6日至次年的5月10日。
2.3.3 对于浙东南台州地区汛期分期分析
表6、表7表明,该区域发生在6月1日前的单站日雨量超过100 mm的仅5站次,且均发生在5月底;而发生在10月5日后的单站日暴雨超过100 mm的仅8站次,只有1999年出现过较大洪水。发生在6月1日前的单站日雨量超过150 mm的仅2站次;而发生在10月5日后的单站日暴雨超过150 mm的虽有19站次,但是除了1999年10月9日发生了较大洪水之外,其余各单站三日雨量均不到160 mm。因此,浙东南台州地区的汛期时段划分可调整为梅雨期开始时间推后到6月1日,台汛期结束时间提前到10月5日,非汛期的时间为当年的10月5日至次年的5月31日。
运用气象学和水文统计学相结合的方法,能够比较完善地分析浙江省汛期分期和合理性,较好地反映出浙中北部和浙南降雨时空分布差异十分显著的特征。而浙江省从上世纪50年代沿用至今的“一刀切”的汛期分期方式,梅汛期水库过早将汛限水位降至梅汛期限制水位,造成大量弃水;台汛期结束时间较晚直接导致水库不能将水位蓄至正常蓄水位,无法满足非汛期用水需求。浙江省传统汛期分期的合理性分析,为浙江省调整汛期分期提供了理论依据,也为提高水库雨洪资源利用率提供了一个重要手段。
[1] 胡 波,钟 元,潘小凡,等.近40年浙江省梅雨的年际与年代际演变规律[J].科技通报,2001,17(6):56-61.(HU Bo,ZHONG Yuan,PAN Xiao-fan,etal.The Interannual and interdecadal oscillation of precipitation of Meiyu in Zhejiang in recent 40yrs[J].Bulletin of Sci-ence and Technology,2001,17(6):56-61.(in Chi-nese))
[2] 曹欣欣,何 军.浙北梅汛期末次暴雨分析[J].杭州大学学报(自然科学版),1997,2(3):265-270.
(ZENG Xin-xin,HE Jun.The analysis of the last heavy rain of Mei-yu period in the North Zhejiang province[J].Journal of Hangzhou University(Natural Science),1997,2(3):265-270.(in Chinese))
(编辑:曾小汉)
Rationality Research of Flood Season Staging in Zhejiang Province
AN Li-na1,WANGWen-jie2,ZHANG Min-qang1,ZHENG Min-sheng1
(1.Zhejiang Institute of Hydraulics&Estuary,Hangzhou 310020 China;2.Zhejiang Institute of Hydraulics&Estuary Zhejiang Guangchuang Engineering consulting Co.Ltd.,Hangzhou 310020,China)
On the basis ofmeteorology research results,the typical rainstorm areas of Zhejiang Province are presen-ted by using the equivalent line technology in combination with the underlying surface condition.And then,taking the typical rainstorm area as an illustration,the rationality of flood season staging in Zhejiang Province is analysed by probabilitymethod.It provides a theory basis for renewing stage of flood season.This stage is benificial tomak-ing use of large-and medium-scale reservoir water resources.It is very necessary to relieve contradiction between supply and demand ofwater resources.
flood season stage;water resources;probability;rationality
TV124
A
1001-5485(2010)03-0017-04
2009-03-15
浙江省科技计划项目:面上科研社会发展项目(2007C23066)
安莉娜(1975-),女,辽宁沈阳人,硕士,工程师,主要从事水资源水环境方面的研究,(电话)0571-86437002(电子信箱)anlina_anlina@163.com。