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洞庭湖区降雨特性分析

2015-12-24

湖南水利水电 2015年2期
关键词:洞庭湖区益阳调蓄

黎 玮

(华北水利水电大学水利学院 郑州市 450046)

1 概 述

洞庭湖位于湖南省北部、长江荆江河段南岸,为我国第二大淡水湖。进入洞庭湖的主要水系有湘水、资水、沅水、澧水四大水系和长江松滋口、太平口、藕池口、调弦口四口,还有汩罗江、新墙河等支流入汇,经洞庭湖调蓄后,于城陵矶又汇入长江。洞庭湖的地势,西高东低,被分成东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖(由目平湖、七里湖组成),自西向东形成一个倾斜的水面。

进入洞庭湖的径流主要来自四水、四口和区间,四水、四口径流有湘潭、新江口等水文站控制,区间集雨面积约5.0 万km2,大多无水文站控制。洞庭湖区的降雨特性对洞庭湖的水资源利用、排涝工程布置、规模及运行方案确定都会产生重大影响。分析研究洞庭湖区降雨特性对于编制其排涝、水资源利用等规划具有十分重要的意义。

四水和四口水文控制站以下范围内的气象站主要有长沙、益阳、常德、岳阳等14 个,本文以上述14个站的降雨量资料为分析研究的基础。

2 年降雨量

根据长沙等14 个气象站1981~2012年降雨量资料统计,见表1。

从统计资料可以看出,洞庭湖区多年平均降雨量为1 363.6 mm,最大的站为益阳站,多年平均降雨量1 507.8 mm,最小的站为南县站,多年平均降雨量为1 254.4 mm。单站年最大降雨量为2 239.0 mm,为益阳站,出现于2002年,其他各单站年最大降雨量大多出现在2002年,共10 站,另外出现于1998年的有3站、出现于1999年的1 站。单站年最小降雨量为690.3 mm,为沅江站,出现于2011年,其他各单站年最小降雨量也大多出现在2011年,共13 站,仅澧县站年最小降雨量出现于1985年。

在各月降雨量中,最大的月份为6月份,为201.0 mm,占全年降雨量的14.7%,3~7月各月降雨量均在100 mm 以上,总降雨量为832.5 mm,占年降雨量的61.1%;汛期4~9月总降雨量为902.1 mm,占年降雨量的66.2%,其中主汛期7~9月多年平均降雨量为354.0 mm,占年降雨量的30.0%。

从各站年降雨量分布上看,南县、安乡、澧县、临澧、华容5 站的年降雨量小于1 300 mm,特别是南县仅1 254.4 mm, 为洞庭湖区年降雨量最低的区域;常德、沅江、岳阳3 站年降雨量在(1300~1400)mm 之间;汨罗、湘阴、长沙、宁乡、汉寿5 站年降雨量在1 400 mm 以上,为洞庭湖区年降雨量的高值区,其中益阳站年降雨量在1500mm 以上。从区域分布上看,东、南洞庭湖年降雨量大于西、北洞庭湖,环洞庭湖区年降雨量大于纯湖区,四口河系地区为年降雨量最小的区域。

表1 洞庭湖区主要气象站月均降雨量统计表

3 时段降雨量

目前洞庭湖区排涝设计标准为: 农村采用10年一遇3日暴雨3日排干至作物的耐淹水深,城市采用20年一遇至30年一遇24 小时暴雨24 小时排干,排湖采用10年一遇15日暴雨排至排涝控制水位。为与排涝设计标准相一致,对洞庭湖区各时段降雨量特性进行分析。

最大1日降雨量均值为87.8 mm,最大的为华容站,为258.9 mm,出现于1996年,最小的为长沙站,为34.5 mm,出现于2007年;最大3日降雨量均值为125.9 mm,最大的为岳阳站,为331.0 mm,出现于2002年,最小的为长沙站,为61.8 mm,出现于2003年;最大7日降雨量均值为162.5 mm,最大的为岳阳站,为407.2 mm,出现于2002年,最小的为长沙站,为76.2 mm,出现于2007年;最大15日降雨量均值为223.1 mm,最大的为益阳站,为603.8 mm,出现于1998年,最小的为岳阳站,为114.4 mm,出现于2006年;最大30日降雨量均值为315.1 mm,最大的为澧县站,为694.5 mm,出现于1998年,最小的为华容站,为166.2 mm,出现于2007年。

最大1日降雨量出现最多的月份为6月,共140站年,占总次数的31.3%,其次为7月和5月,共165站年,占总次数的36.8%,汛期4~9月出现最大1日降雨量的次数为425 站年,占总次数的94.9%;最大3日降雨量出现最多的月份为6月,共133 站年,占总次数的29.7%,其次为7月和5月,共176 站年,占总次数的39.3%,汛期4~9月出现最大3日降雨量的次数为410 站年,占总次数的91.5%;最大7日降雨量出现最多的月份为6月和7月,均为111 站年,占总次数的24.8%,汛期4~9月出现最大7日降雨量的次数为394 站年,占总次数的87.9%;最大15日暴雨出现最多的月份为6月,共135 站年,占总次数的30.1%,其次为5月和7月,共146 站年,占总次数的32.6%,汛期4~9月出现最大15日降雨量的次数为377 站年,占总次数的84.2%; 最大30日降雨量出现最多的月份为6月,共142 站年,占总次数的31.7%,其次为4月和5月,共182 站年,占总次数的40.6%,汛期4~9月出现最大30日降雨量的次数为390 站年,占总次数的87.1%。

长时段与短时段降雨量之间的关系:最大3日降雨量包含最大1日降雨量为274 站年、占总年站数的61.2%; 最大7日降雨量包含最大1日降雨量为231站年、占总年站数的51.6%,包含最大3日降雨量为268 站年、占总年站数的59.8%;最大15日降雨量包含最大1日降雨量为234 站年、占总年站数的52.2%,包含最大3日降雨量为261 站年、占总年站数的58.3%,包含最大7日降雨量为280 站年、占总年站数的62.5%; 最大30日降雨量包含最大1日降雨量为262 站年、占总年站数的58.5%,包含最大3日降雨量为283 站年、占总年站数的63.2%,包含最大7日和最大15日降雨量均为282 站年、占总年站数的62.9%。另外在“包含”和“不包含”关系之外,还进行了“过程遭遇”关系统计,详见表2。

最大3日降雨量包含最大1日降雨量为274 站年、占总年站数的61.2%,最大7日降雨量包含最大3日降雨量为268 站年、占总年站数的59.8%,最大15日降雨量包含最大7日降雨量为280 站年、占总年站数的62.5%,最大30日降雨量包含最大15日降雨量均282 站年、占总年站数的62.9%。

表2 洞庭湖区不同时段降雨量包含关系统计表

洞庭湖区的涝灾由本地降雨形成。从表2 中数据可以看出,洞庭湖区各站大多存在长时段降雨量包含短时段降雨量的关系,即“长包短”关系,如果加上过程遭遇的年份,长时段包含短时段或长、短时段降雨量出现遭遇的几率会更大,说明在出现暴雨前已经有一定的前期降雨量,使涝区具有调蓄功能的内湖、哑河和沟渠等区域已基本蓄满,到设计暴雨出现时已基本没有调蓄功能或调蓄很少,致使洞庭湖区出现的涝灾非常严重。

4 结论和建议

洞庭湖区年降雨量的分布特点为:东、南洞庭湖年降雨量大于西、北洞庭湖,环洞庭湖区年降雨量大于纯湖区,四口河系地区为年降雨量最小的区域。

洞庭湖区各站大多存在长时段降雨量包含短时段降雨量的关系,即“长包短”关系,如果加上过程遭遇的年份,长时段包含短时段或长、短时段降雨量出现遭遇的几率会更大,说明在出现暴雨前已经有一定的前期降雨量,使涝区具有调蓄功能的内湖、哑河和沟渠等区域已基本蓄满,到设计暴雨出现时已基本没有调蓄功能或调蓄很少,致使洞庭湖区出现的涝灾非常严重。

建议在编制洞庭湖区排涝规划时,要充分考虑各涝区的地形地貌特点和涝灾成因,按照涝区的降雨特性确定涝区的排涝整体方案和工程布局。

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