长江干流沙市水文站汛期流量变化趋势分析

陈吉琴，王 艳，肖博文

（1.长江工程职业技术学院，湖北 武汉 430212；2.湖北省武汉市水文水资源勘测局 湖北 武汉 430074；3.长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局，湖北 襄阳 441022）

0 引言

沙市水文站地处湖北省荆州市沙市区荆江大堤二郎矶， 隶属于长江水利委员会荆江水文水资源勘测局，是国家重点水文站［1］。 该站始建于1933 年1月，名为沙市水位站，起初，观测项目仅有水位观测一项；1950 年1 月， 增加了降水量观测；1991 年1月，增加了流量、悬移质输沙率及颗粒分析、沙卵石推移质输沙率及颗粒分析、 床沙颗粒分析等测验分析项目和水情拍报项目，并更名为沙市水文站。

沙市水文站集水面积为103 万km2， 占长江流域面积的57%，是长江中游荆江河段的重要防洪控制站，其水情、沙情变化直接关系到长江中下游地区的防汛测报。 因此， 沙市水文站历年来受到各级领导、专家和社会各界的高度关注。 目前，很多学者已经对沙市水文站的泥沙变化、水位流量关系、水沙变化等做了较多的研究［2-3］，但关于其流量分析的研究较少。 笔者试根据沙市水文站1991～2017 年间汛期（5 月1 日～10 月31 日）的实测流量资料，对其汛期流量变化趋势进行分析， 以期为长江流域内防汛抗旱及水资源合理开发利用提供参考。

1 研究内容及研究方法

1.1 研究内容

采用长江水利委员会水文局提供的沙市水文站1991～2017 年（27 年）汛期（5 月1 日～10 月31 日）的逐日实测流量资料， 研究沙市水文站的流量变化特征。 主要研究内容包括以下5 个方面：（1）分析沙市水文站汛期日平均流量变化趋势；（2）分析沙市水文站汛期日最大流量变化趋势；（3）进行沙市水文站汛期日最小流量变化趋势分析；（4）分析三峡工程运行前后沙市水文站汛期日平均流量变化趋势；（5）分析沙市水文站汛期日最大流量、 日最小流量出现的时间。

1.2 研究方法

将1991～2017 年（27 年）汛期（5 月1 日～10 月31 日）的逐日流量资料累加，再除以汛期天数（184 d），得到汛期日平均流量。采用线性倾向回归分析法，进行流量变化趋势分析［4］。

2 结果分析

2.1 沙市水文站汛期日平均流量变化趋势

对沙市水文站汛期日平均流量系列 （1991～2017 年）进行线性倾向回归分析，得出线性回归方程为：y=A＋Bx=251 477-116.56x， 相应的统计参数T=-1.933。

沙市水文站汛期日平均流量变化趋势如图1 所示。 从图1 中可以看出，1991～2017 年，沙市水文站多年汛期日平均流量为17 864 m3／s，各年汛期日平均流量呈减少趋势，平均线性递减率为116.56（m3／s）／a。

2.2 沙市水文站汛期日最大流量变化趋势

对沙市水文站1991～2017 年汛期日最大流量系列进行线性倾向回归分析， 得出线性回归方程为：y=A＋Bx=1 090 248-525.64x，相应的统计参数T=-3.295。

图1 沙市水文站汛期日平均流量变化趋势图Fig.1 Flood season daily average discharge change trend of Shashi hydrological station

沙市水文站1991～2017 年汛期日最大流量变化趋势如图2 所示。 从图2 中可以看出，1991～2017年，沙市水文站多年汛期日最大流量平均值约为36 863 m3／s。 近27 年，该站实测汛期日最大流量呈现减少趋势，平均线性递减率为525.64（m3／s）／a。

图2 沙市水文站汛期日最大流量变化趋势图Fig.2 Flood season daily maximum discharge change trend of Shashi hydrological station

2.3 沙市水文站汛期日最小流量变化趋势

对沙市水文站1991～2017 年汛期日最小流量系列进行线性倾向回归分析计算，得出线性回归方程为：y=A＋Bx=-57081＋32.161x，相应的统计参数T=1.069。

沙市水文站1991～2017 年汛期日最小流量变化趋势如图3 所示。 从图3 中可以看出，1991～2017年， 沙市水文站汛期日最小流量平均值约为7 370 m3／s。 近27 年，该站实测汛期日最小流量呈微弱上升趋势，平均线性递增率为32.16（m3／s）／a。

2.4 三峡工程运行前后沙市水文站日平均流量变化

三峡工程运行前后， 沙市水文站汛期日平均流量变化如图4 所示。

从图4 可以看出，三峡工程运行后，沙市水文站汛期日平均流量有所减少。三峡工程运行前，多年汛期日平均流量为19 002 m3／s； 三峡工程运行后，多年汛期日平均流量为16 955 m3／s，汛期日平均流量减少了2 047 m3／s，减少率为10.77%。

将沙市水文站1991～2017 年（27 年）汛期（5 月1日～10 月31 日）的每月逐日流量资料相加后，除以每月的天数，得到汛期月平均流量。三峡工程运行前后，汛期沙市水文站月平均流量变化如图5 和表1 所示。

由图5 和表1 可知，三峡工程运行后，沙市水文站的流量年内变化显著， 除了5 月份的流量有所增加外，6 月至10 月的流量均减少显著，其中10 月流量由15 193 m3／s 减少到12 166 m3／s， 减少了3 027 m3／s，减少率为19.92%。

2.5 沙市水文站汛期日最大流量、最小流量分布

经统计分析发现，1991～2017 年， 沙市水文站汛期日最大流量出现在7 月的有14 次， 出现在8 月的有8次，出现在9 月的有4 次，出现在10 月的有1 次；汛期日最小流量出现在5 月的有19 次，出现在6 月的有2 次，出现在7 月的有1 次，出现在10 月的有5 次。所以，日最大流量主要出现在7 月，日最小流量主要出现在5 月。

图3 沙市水文站汛期日最小流量变化趋势图Fig.3 Flood season daily minimum discharge change trend of Shashi hydrological station

图4 三峡工程运行前后沙市水文站汛期日平均流量变化趋势图Fig.4 Flood season daily average discharge change trend of Shashi hydrological station before and after the operation of Three Gorges Project

图5 三峡工程运行前后沙市水文站汛期月平均流量变化情况Fig.5 Flood season monthly average discharge change of Shashi hydrological station before and after the operation of Three Gorges Project

表1 三峡工程运行前后沙市水文站汛期月平均流量变化表Tab.1 Flood season monthly average discharge change of Shashi hydrological station before and after the operation of Three Gorges Project

3 结语

通过对长江干流段沙市水文站1991～2017 年汛期（5 月1 日～10 月31 日）日流量资料的研究分析，得出如下结论：（1） 沙市水文站汛期日最小流量呈上升趋势，日平均流量和日最大流量呈下降趋势。 （2）三峡工程运行后，沙市水文站汛期的日平均流量比运行前减少了2 046 m3／s，减少率为10.77%；月流量除5 月份有所增加外，6～10 月均显著减少，其中10 月减小幅度最大，达到19.92%。（3）沙市水文站汛期日最大流量主要出现在7 月，日最小流量主要出现在5 月。

由于三峡工程积极发挥了削峰、错峰的作用，长江流域的汛期流量整体上处于平稳状态。 三峡工程运行后，沙市水文站汛期日最大流量、日平均流量和月平均流量都比运行前有所减少， 日最小流量有所增加。