升鐘水庫流域氣候變化分析

1、升鐘水庫流域氣候變化分析摘要:本文通過對升鐘水庫庫區(qū)的氣象觀測資料進(jìn)行分析，主要采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的一些基本分析方法，結(jié)合回歸和顯著性檢驗(yàn)理論對統(tǒng)計(jì)結(jié)果做進(jìn)一步的一致性檢測，最后得出升鐘水庫截流前后上游流域氣候變化分析的診斷性結(jié)論。關(guān)鍵詞:水庫統(tǒng)計(jì)學(xué)氣候診斷流域四川省升鐘水庫壩址位于四川省南充市南部縣升水鎮(zhèn)碑埡廟，嘉陵江支流西河中游。東經(jīng)105442北緯313130西連鹽亭、梓潼，北達(dá)劍閣、閬中，東西分布著大巴山余脈和劍門山余脈。在升水鎮(zhèn)碑埡廟處建起攔河大壩，形成升鐘水庫。升鐘水庫大壩，最大壩高為79m,最大壩底寬528.15m壩頂寬9.8m。升鐘水庫所在的地形屬深丘地形，最高海拔826m,最低海拔4

2、90m相對海拔336m。庫區(qū)兩岸高山連綿,壩址河谷寬420m,壩址處河床高程354m,地形分水嶺高程都在800m以上。壩址以上控制流域面積1756km2多年平均徑流量5.59億m3,水庫按1000年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪峰流量為9350m3/s五日洪水總量為9.7億m3,10000年一遇洪水校核五日洪水總量為14.05億m3。水庫性能為多年調(diào)節(jié)，總庫容為13.39億m3,正常高水位為427.4m,庫容為10.681億m3,死水位410.2m,相應(yīng)庫容為3.96億m3,防洪庫容為2.71億m3。升鐘水庫是以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的大型一等一級水利工程。南部縣氣象

3、站于1959年1月1日建站，站址位于南部縣黃家壩農(nóng)場側(cè)（北緯312東經(jīng)10602觀測場拔海高度370.9m。期間有兩次遷站，1967年1月由南部縣黃家壩農(nóng)場遷至南部縣南隆鎮(zhèn)金魚橋村（北緯312東經(jīng)10603）,觀測場拔海高度365.0m。1998年1月由南部縣南隆鎮(zhèn)金魚橋村遷至南部縣南隆鎮(zhèn)烏龜梁（北緯3121東經(jīng)10604觀測場拔海高度405.7m。主要是因?yàn)槌鞘袛U(kuò)建，遷往郊外。水文站點(diǎn)分布及建站時(shí)間情況:碑埡（1974）、開封（1974）。本文主要是通過升鐘水庫庫區(qū)氣象記錄（1959年至2006年）的氣象觀測資料進(jìn)行分析，主要采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的一些基本分析方法，結(jié)合回歸和顯著性檢驗(yàn)理論對統(tǒng)計(jì)結(jié)果做

4、進(jìn)一步的一致性檢測，最后得出升鐘水庫截流前后上游流域氣候變化分析的診斷性結(jié)論。1氣候概況1.1氣候特點(diǎn)升鐘水庫屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，受四川盆地特殊地形以及秦嶺山脈的影響，具有冬暖、春早、夏旱、秋淋的氣候特點(diǎn)，太陽輻射和日照時(shí)數(shù)是全國的低值區(qū)之一。四季分明，水熱資源豐富，作物四季均能生長。春季雖然回暖早，但氣溫回升極不穩(wěn)定，變化振幅大，低溫和倒春寒”常影響大春糧經(jīng)作物的播種；夏季雖以夏旱和伏旱而著稱，但大風(fēng)、冰雹、暴雨和洪澇卻又頻繁出現(xiàn)，經(jīng)常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。秋季時(shí)間雖短，但陰雨寡照特別明顯，是四川秋綿雨的重災(zāi)區(qū)之一；冬季由于有秦嶺山脈的阻擋作用，冷空

5、氣不易入境，使其云霧較多，雨雪稀少而冬干，但北方勢力強(qiáng)盛的冷空氣也不時(shí)越過秦嶺，造成寒潮大風(fēng)。1.2降水量、氣溫、蒸發(fā)量特點(diǎn)年平均降水量965.3mm,為降水充沛的地區(qū)。降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的57%集中在夏季，春季降水占全年降水的10%，秋季降水占全年降水的28%,冬季基本上是枯水期，其降水僅占全年降水量的5%。1959年至2006年年降水量呈現(xiàn)減少趨勢，但趨勢不明顯，遞減速率24.6mm/10a圖1）,沒有通過顯著性檢驗(yàn)。年降水量的年際變化情況為:20世紀(jì)60年代降水偏多（平均1016.7mm/a）,70年代降水略微低于平均水平（平均933.1mm/a）,80年代降水偏多（1089

6、.7mm/a）,90年代降水明顯偏少（平均860.2mm/a）進(jìn)入21世紀(jì)以來降水偏少。近50年四季降水量變化趨勢不同，春、秋季降水呈減少趨勢，夏、冬季降水呈增加趨勢。春、夏、秋、冬四季降水趨勢系數(shù)分別為：-3.9mm/10a、5.0mm/10a、-28.9mm/10a、2.2mm/10a。由此可見近50年秋季降水明顯減少。四季降水量趨勢系數(shù)只有秋季的通過了0.01信度顯著性檢驗(yàn)，其他的都沒有通過檢驗(yàn)。季降水量年代際變化：春季降水20世紀(jì)80年代和90年代降水偏少,60、70年代降水偏多，進(jìn)入21世紀(jì)以來降水偏多；夏季降水除了80年代降水異常偏多，其他年代全部偏少；秋季降水80年代降水偏少,9

7、0年代降水異常偏少，60、70年代和21世紀(jì)以來降水偏多；冬季只有60年代降水偏少，其他年代降水偏多。年平均氣溫169C,1月平均氣溫5.9C,7月平均氣溫27OC。極端最高氣溫424C，極端最低氣溫-5.0C。1959年至2006年年平均氣溫略微呈降低趨勢，增長率為-0.018C/10a,沒有通過顯著性檢驗(yàn)（圖2）。1980年之前基本都為正距平，1980年至1993年這段時(shí)間基本上為負(fù)距平,1994年后轉(zhuǎn)為正距平，其中1996、2000、2005年除外。四季季節(jié)平均氣溫變化呈現(xiàn)不同趨勢，秋季平均氣溫呈略微上升，氣候傾向率為0.07C/10a;而春、夏、冬季為下降趨勢，氣候傾向率分別為-0.0

8、67C/10a、-0.063C/10a、-0.008C/10a。四季氣溫的趨勢系數(shù)都沒有通過顯著性檢驗(yàn)。年蒸發(fā)量1122.6mm。年蒸發(fā)量年際變化明顯，近44年呈現(xiàn)增加趨勢，增長率為28.6mm/10a（圖3）,并且通過了0.05信度顯著性檢驗(yàn)。年蒸發(fā)量的年際變化情況為:20世紀(jì)60年代、70年代、90年代蒸發(fā)量偏多,80年代蒸發(fā)量偏少，進(jìn)入21世紀(jì)以來蒸發(fā)量又偏多。近44年四季蒸發(fā)量都呈增加趨勢，四季蒸發(fā)量趨勢系數(shù)分別為:0.4154mm/10a、1.2887mm/10a、1.1239mm/10a、0.0286mm/10a。秋季蒸發(fā)量趨勢系數(shù)通過了0.05信度顯著性檢驗(yàn)，說明這個(gè)季節(jié)蒸發(fā)量增

9、加是明顯的，春季、夏季和冬季蒸發(fā)量系數(shù)都沒有通過顯著性檢驗(yàn)。季蒸發(fā)量年代際變化：春季蒸發(fā)20世紀(jì)80、90年代偏少,其他年代偏多;夏季60年代、80年代、90年代蒸發(fā)偏少,70年代和21世紀(jì)以來蒸發(fā)偏多；秋季除了90年代和21世紀(jì)以來蒸發(fā)偏多，其他年代全部偏少;冬季蒸發(fā)80年代、90年代偏少，其他年代偏多。2水庫上游建庫前后氣候?qū)Ρ确治?.1降水量建庫后整個(gè)時(shí)段與建庫前時(shí)段相比，年、春、夏、秋季和主汛期的多年平均降水量都有所減少，其中秋季降水量減少明顯，從建庫前的年平均降水量302.3mm,下降到建庫后的216.9mm通過了0.01信度顯著性檢驗(yàn);年降水量平均值減少87.3mm;冬季降水量略有

10、增加。建庫后10年與建庫前10年相比,年、夏、秋季降水量減少，年降水量平均值減少111.8mm春、冬季降水量分別增加3.9mm和11.8mm主汛期降水變化比較顯著，為減少145.1mm。2.2不同等級降水日數(shù)建庫后整個(gè)時(shí)段年、秋季和主汛期的降水日數(shù)都較建庫前有所減少，年降水日數(shù)平均減少約5天,但是冬季降水日數(shù)略有增加，春季和夏季降水日數(shù)基本持平。建庫后10年，年、秋季和主汛期降水較建庫前10年降水日數(shù)略有減少，春、夏、冬季降水日數(shù)有所增加。年降水日數(shù)平均減少2天左右中雨日數(shù)，建庫后整個(gè)時(shí)段和建庫后10年，年、夏、秋和主汛期的中雨日數(shù)都減少，冬季中雨的日數(shù)增加。建庫后10年的春季中雨日數(shù)比建庫前

11、10年略有增加。建庫后10年，年中雨的日數(shù)較建庫前10年減少大約4天。大雨日數(shù),建庫后整個(gè)時(shí)段年、秋季和主汛期，大雨的日數(shù)都較建庫前時(shí)段減少，而春季和夏季略微持平。建庫后10年除春季大雨日數(shù)是略微增加外，其他時(shí)段都在呈現(xiàn)減少趨勢。暴雨主要發(fā)生在主汛期，建庫后整個(gè)時(shí)段除秋季暴雨日數(shù)減少外，其他時(shí)段都略有增加。建庫后10年除夏季暴雨日數(shù)較建庫前10年略增加,其余統(tǒng)計(jì)時(shí)段都呈現(xiàn)減少趨勢。大暴雨都發(fā)生在主汛期，建庫后整個(gè)時(shí)段和建庫后10年，年大暴雨日數(shù)都呈現(xiàn)減少趨勢。2.3雨日強(qiáng)度建庫后整個(gè)時(shí)段年、春季、秋季和主汛期的雨日強(qiáng)度較建庫前整個(gè)時(shí)段減小，夏季和冬季雨日強(qiáng)度基本沒有變化。建庫后10年，年、夏季

12、、秋季和主汛期的雨日強(qiáng)度較建庫前10年減少，春季和冬季雨日強(qiáng)度基本沒有太大變化。2.4氣溫建庫后整個(gè)時(shí)段與建庫前時(shí)段相比，年、秋、冬季和主汛期的平均氣溫都略微上升趨勢，而春季和夏季呈現(xiàn)下降趨勢。建庫后10年與建庫前10年相比，除了春季和夏季平均氣溫略有下降以外，其他時(shí)段的平均氣溫呈現(xiàn)增加態(tài)勢2.5蒸發(fā)量建庫后整個(gè)時(shí)段與建庫前相比，除了冬季以外，其他季節(jié)以及年和主汛期的蒸發(fā)量都呈現(xiàn)顯著增加態(tài)勢。建庫后10年與建庫前10年相比,除了夏季和主汛期蒸發(fā)量較建庫前10年有所增加，其他季節(jié)和年蒸發(fā)量變化呈現(xiàn)減少趨勢。綜上所述，建庫以后整個(gè)時(shí)段較建庫前整個(gè)時(shí)段，以及建庫后10年較建庫前10年，年和主汛期降水

13、量減少，主汛期蒸發(fā)量增加，年平均氣溫上升，年和主汛期降水日數(shù)減少，年日降水量10.0mm勺日數(shù)減少,年大暴雨日數(shù)減少，年和主汛期雨日強(qiáng)度減少明顯。3升鐘水庫局地小氣候診斷結(jié)論升鐘水庫是在1987年竣工開始使用，剛好經(jīng)過了地球從冷到暖的變化。建庫后10年年平均氣溫徘徊在均值下方，到了臨近21年代，平均氣溫迅速爬升到2006年達(dá)到有史以來的最高值178C，也創(chuàng)下了極值溫度424C。庫區(qū)由原來的陸地下墊面轉(zhuǎn)化為水面，由于水體的輻射性質(zhì)、熱容量和導(dǎo)熱率不同于陸地，會改變庫區(qū)與大氣間的熱交換，從而提高夜間和冬季溫度，降低白天和夏季溫度，使庫區(qū)附近的氣溫得到調(diào)節(jié)。在我國季風(fēng)區(qū)，由于降水多集中在暖季，所以大型水庫一般都具有使其內(nèi)部年降水量減少的作用。(1)夏季溫度有所降低，增加人體舒適度；(2)升鐘水庫建成前后年降水和主汛期降水量都呈現(xiàn)減少趨勢降水日數(shù)也減少，這樣對于水庫蓄水不利，而由于冬季溫度升高，冬季降水量