板桥水库流域降水量与径流量特征分析

□李 琦(河南省驻马店水文水资源勘测局)

板桥水库流域降水量与径流量特征分析

□李 琦(河南省驻马店水文水资源勘测局)

文章根据板桥水库流域1956-2014年降水量与径流量的相关资料，利用统计学法进行分析计算，得出降水量的时空分配规律及频率特征，径流量的年内、年际变化，以及降水量与径流量的相关关系，并经由图表给出直观表现，为水资源的合理开发利用提供帮助，从而促进流域社会经济的进一步发展。

板桥水库；降水量；径流量；相关关系

1 流域概况

板桥水库位于淮河流域洪汝河水系汝河上游，是一座以防洪为主，兼具发电、养殖、旅游等综合效益的大型水库。水库控制流域面积768 km2，中、上游为山区，下游多为平原，山区、丘陵占70%，平原占30%。流域呈扇形，地面高程从西至东逐渐降低，主要支流有贾楼河、曹庄河、象河等。

该流域是全国乃至世界闻名的暴雨多发区，震惊中外的“75·8”特大暴雨洪水就发生在这里。水库以上流域呈扇形，源头短，水流急，洪水陡涨陡落，洪峰滞时一般为2-4 h左右。流域系土石质山丘区，部分有森林、灌木及杂草复盖，水土流失较严重。天然径流量的多年平均值为2.60亿m3，1975年最大，达到9.27亿m3；1992年最小，仅为0.29亿m3。流域内有火石山、霍庄两座中型水库，集水面积分别为62 km2、20.50 km2，库容分别为0.17亿m3、0.10亿m3。

板桥水库流域位于南暖温带季风气候区，一般春季（3-5月）温暖、夏季（6-8月）炎热、秋季（9-11月）凉爽、冬季（12-次年2月）较冷，四季分明。受季风气候影响，降水量比较充沛，但随时间空间变化较大，容易发生旱涝灾害。降水量多年平均值为910 mm左右，汛期（6-9月）占整年的60%以上。

2 降水量特征分析

2.1 年际变化

根据1956-2014年59 a雨量资料分析，降水量在年际间差异极大，但多在其多年平均值上下波动，且具有随机性。1984年为丰水年总降水量达到1 335 mm；1974年为平水年总降水量为896 mm；1966年为典型干旱年总降水量只有491 mm。

2.2 年内变化

降水量在年内的变化不像年际间变化那么随机，但变化程度也是十分剧烈的。汛期（6-9月）期间降水量的多年平均值达到595 mm，约占全年的65%，极其容易发生大雨暴雨洪水。因为季候转变，降水量随之变化，流域内冬季降水量占整年的6%；春季占20%；夏季占55%；秋季占19%，由此可得出降水量在年内变化明显，而且极不均匀。

进一步对板桥水库流域各月平均降水量进行分析，可以得出其是呈正态分布的，7月份降水量最大，209.10 mm，所占比值为22.90%;12月份降水量最小，14.50 mm，所占比值仅为1.60%。

图1 1956-2014年板桥水库年降水量频率曲线图

2.3 频率分析

选用1956-2014年59个连续年份的降水量作为一个序列，通过频率计算分析，采用P-Ⅲ型频率曲线进行拟合，利用Excel绘出年降水量频率图。由图1可以得出1100 mm和700 mm是两个临界值，多于1100 mm的年份为丰水年，介于两者之间的年份为平水年，少于700 mm的年份为枯水年。这59 a之中有12 a是丰水年，35 a是平水年，12 a是枯水年，分别选取2000年、1988年和2007年作为丰、枯和平水年的代表年份，其降水量分别为1263 mm、918 mm和569 mm。

3 径流量特征分析

3.1 年际变化

通过对板桥水库这59 a以来径流量的各相关数据进行统计分析，其多年平均值为2.60亿m3，1975年最大，为9.27亿m3; 1992年最小，为0.29亿m3，极值比为32.10，比值较大说明流域内径流量在年际间变化较剧烈。

板桥水库流域径流丰、平、枯水年是以《水文情报预报规范》(SL250-2000)中的距平值（年径流量与其多年均值之差除以多年均值的百分数）为标准划分的，距平＞10%为丰水年，-10%≤距平≤10%为平水年，距平＜-10%为枯水年。统计结果显示，有22 a为丰水年，5 a为平水年，有32 a为枯水年。

3.2 年内变化

板桥水库一年中径流量随季节的变化而变化，夏季最大，冬季最小，而且在这两个季节中变化比较平缓，春、秋两个季节中变化相对比较明显。各季节径流量占整年百分比为：春季是13.45%，夏季是62.13%，秋季是19.82%，冬季是4.60%。联系前面对降水量的分析，可以得出降水量对径流量的年内分配起到至关重要的作用，进一步验证了产生径流的主要条件是降水。

4 降水量与径流量相关性分析

流域径流的影响因素有很多，比如气候、下垫面以及人类活动等，由于降水和径流之间存在一定的因果关系，故降水量和径流量的相关关系可以直接用相关系数r来表示，0.00≤|r—≤0.19为无线性相关，0.20≤|r—≤0.39为低度线性相关，当0.40≤|r—≤0.69为显著线性相关，0.70≤|r—≤0.89为高度线性相关，0.90≤|r—≤1.00为极高度线性相关。

4.1 年内相关性分析

通过计算1956-2014年的降水量与径流量各月多年平均值的相关系数|r—=0.97，认为两者是极高度线性相关。从历年数据作图分析，可以看出二者均呈正态分布，由此证明二者在年内的分布都具有一定规律，且体现出极大的相似性。

4.2 年际相关性分析

计算1956-2014年的降水量与径流量各年总值的相关系数|r—=0.92，认为二者是极高度线性相关，计算二者汛期总值的相关系数|r—=0.94，也认为是极高度线性相关。进一步计算可知，20世纪90年代以后，年降水量与径流量的相关系数逐渐减小，同时说明两者的线性相关程度在逐渐降低，而汛期降水量与径流量的相关系数先减小后增大（见表1），r汛期的变化与r年并不完全一致。以上可证明上世纪以来径流受降水的影响较之前有所削减。

5 结语

本文收集整理了板桥水库流域1956-2014年降水量与径流量的各项数据，对这些数据进行统计分析，最终通过计算得出如下结论：

一是降水量在年际间变化呈波动态势，数值在其多年均值上下变化的年份居多，且无规律可循；降水量在年内的分配具有一定的规律，但极为不均匀，汛期四个月的降水量占整年的七成之多。二是径流量在年际间变化十分剧烈，59a中几乎都是丰、枯水年，平水年极少；径流量在年内的分布规律与降水量极为相似。三是降水量与径流量呈极高度线性相关关系，但二者的相关关系有逐渐减弱的趋势，近些年来径流受降水的影响较之前有所削弱，但受人类活动的影响相对逐年增加。

表1 1956-2014年年降水量与径流量相关系数统计表

对板桥水库流域降水量与径流量特征分析的研究，有利于水资源的合理开发利用，进而促进流域社会的进步与地区经济的发展。

（责任编辑：韦诗佳）

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2016-08-10