水庫枯水期月徑分析論文

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1引言

潘家口水庫是引灤工程的源頭，它位于灤河干流，壩址以上集水面積為33700km2，占灤河流域的75.3%。其徑流來源主要有天然降水，冰雪消融和地下水補給。近年來，由于氣候變化和人類活動的影響，導致流域內三水轉化關系變化，地表徑流減少，水資源供需矛盾日益突出，特別是2000年龍年大旱，潘家口水庫水位降至死水位以下，顯露出水下長城，對天津、唐山地區國民經濟和社會發展帶來極其嚴重的影響。開展潘家口水庫中長期水文預報研究，對區域內水資源統一規劃管理，水資源合理配置，開源節流都有著現實意義。

2潘家口水庫枯季徑流基本特征

潘家口水庫壩址以上流域內主要水系有柳河、白河、興洲河、小灤河、螞蟻虹河、武烈河、老牛河和爆河，各水系的地理位置，地質地貌特征和氣象條件各不相同，因此徑流補給也因地而異。流域內降水的季節變化十分明顯，河川徑流變化亦隨季節而異，汛期徑流主要由同期降水補給，而降水的多寡則直接由氣象因素而定；在枯水期，流域內降水量很少，徑流形成主要取決于流域蓄水的消退，影響流域蓄水消退的因素很復雜，而前期水量的豐、枯對枯季徑流起著重要的影響。不同季節來水量概率統計、不同季節來水量所占比例及概率統計、枯季月徑流及移動落后月相關系數見表1～表3。

表1不同季節來水量概率統計表（1931─2000年）

從表1及表2可見，水庫來水量一個突出的特點是年際間變化大，年內分配不均。年內的來水量主要集中在7～9月，一般占全年來水量的40%～70%，有的年份高達80%。據1931─2000年資料統計，水庫壩址以上多年平均徑流量為24.5x108m3，枯水期（上年10月～次年6月）最枯年份為1999─2000年，實測徑流量為2.18x108m3，枯水期豐水年為1959─1960年，實測徑流量為17.65x108m3，兩者相差8.1倍之多。

由表3可見，從上年10月～次年6月相鄰兩月及移動落后月徑流相關系數，相鄰兩月的相關系數一般在0.3～0.8之間，其信度都達到1%，一定程度上說明相鄰兩月的相關性還是比較高的；其移動落后相關隨著間隔月數的增加而相關系數和信度均遞減，說明月徑流間隔時間愈短相關程度愈好，反之則愈差。

3預報方法

根據研究流域的氣候特征及枯季月徑流來水規律，采用水文氣象方法和水文方法預報枯季月徑流。

3.1水文氣象方法

前期大氣環流特征對枯季月徑流有著重要的影響，而大氣環流可以通過500hPa和100hPa等壓面高度場來反映，另外，大氣環流的維持和變異則直接受到外界能源的影響，特別是海洋溫度的影響。結合潘家口水庫的水文氣象特征，本研究采用的氣候、氣象預報因子有：①北太平洋海表溫度場；②東半球月平均500hPa等壓面高度場；③北半球月平均100hPa等壓面高度場；④全國100個氣候站的月平均氣溫場。

上述資料均來源于中央氣象局公開發行的《氣候監測公報》，月徑流資料來源于水利部引灤工程局潘家口水庫。其中北太平洋海表溫度場資料地理范圍為00～500N，1800E～800W，網格距為50x50；東半球月平均500hPa等壓面高度場地理范圍為100N～500N，50E～1800E，網格距為50x50；北半球月平均100hPa等壓面高度場地理范圍為100N～800N，100E～00，網格距為100x100。

預報因子和預報對象的時間為上年10月～次年6月；時域為1965年10月～1999年6月（其中1965年10月～1995年6月共30年作為歷史擬合期，1995年10月～1999年6月共4年作為獨立樣本試報期）。

3.1.1預報因子優選與建模從上年10月開始，到次年6月為止，分別對上述四個水文、氣象要素場中每一個經緯點的預報因子序列與預報對象系列作單相關分析，將單相關系數超過臨界值的所在的經緯點預報因子系列提取出來作為預報因子。在計算過程中，通過調整相關系數臨界值，將初選因子控制在20～30個左右，以利于保證計算精度。根據初選出來的預報因子，采用雙重檢驗逐步回歸方法建立枯季月徑流預報方程。數學表達式為：

圖1欠奉

4試報結果及方法評述

4.1試報結果

試報結果見表4、表5（因篇幅所限，僅列出1995～1999年水文氣象法和水文法試報結果）。由于對中長期預報精度國內目前尚無統一的評定標準可借鑒，參照短期水文預報中乙級方案標準，以相對誤差≤30%作為合格標準進行評定，*表示在該標準下不合格。

4.2方法評述

從表4和表5可見，在試報的36個月中，水文氣象法僅有1個月不合格，而水文方法有6個月不合格，水文氣象方法比水文方法相對精度高。究其原因：一是水文氣象方法采用了能反映環流特征的氣象因子；二是采用了優選因子集成的方法。水文方法是采用統計方法進行預報。一般統計預報方法的弱點是預報結果總是在預報對象的平均值上下波動，對于接均情況的年份往往預報效果較好，而對于防洪抗旱，生產調度有重要意義的極端情況則預報結果常常不能令人滿意。

5結語

本文根據潘家口水庫的氣候、氣象特征及枯季月徑流來水規律，對枯季月徑流預報進行了研究，建立了預報模型，試報效果較好。研究發現，前期月平均北太平洋海表溫度、東半球月平均500hPa等壓面高度和月平均氣溫是影響潘家口水庫枯季月徑流的主要氣象因子。根據上述研究成果而開發的潘家口水庫枯水期月徑流長期預報系統已投入實際應用，為潘家口水庫水資源的綜合利用發揮著有效的作用。