落久水库气候变化特征及其影响分析

2017-03-22罗红磊苏志周绍毅何如黄梅丽

农业与技术 2017年3期

罗红磊+苏志+周绍毅++何如+黄梅丽

摘要：运用数理统计方法，对广西落久水库区域气候变化特征进行分析，结果表明：水库四季及年平均气温、极端最低气温、极端最高气温均呈增高趋势，气候变暖明显；年降水量呈减少趋势，但主汛期、夏季、冬季、一日最大和月最大降水量均呈增多趋势；≥100mm以上的暴雨日数呈增多趋势；春旱、夏旱和秋旱日数呈增加趋势，冬旱日数略呈减少趋势；蒸发量、雷电均呈减少趋势。探讨气候变化对落久水库的影响，并给出水库应对气候变化的若干措施和建议。

关键词：气候变化；影响分析；线性趋势；落久水库

中图分类号：P467 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170229062

落久水利枢纽工程是国务院以国函（2007）40号文批准的《珠江流域防洪规划》中确定的广西柳江防洪控制性工程之一。工程位于广西壮族自治区柳州市融水苗族自治县境内的柳江流域融江支流贝江下游，是贝江干流规划六级开发方案中的第5个梯级，工程建设任务为以防洪为主，兼顾灌溉、供水、发电和航运等综合利用。气候变化对水库建设和运行与有重要影响，气候变化通过改变全球水文循环现状，使极端事件的强度和频次改变，进而也影响到大型水利工程的设计、运行[1-2]；同时，随着气候变化使极端天气气候事件发生的频率增加，未来降水分布不均现象将更加明显[3-4]，严重影响水库的蓄水和防汛。因此，对落久水利枢纽工程区域的气候状况进行分析，初步了解气候变化对水库的可能影响，为水库的建设和科学运行提供依据，科学应对气候变化。

1 资料和方法

从可靠性、代表性、一致性3方面综合分析后确定选取了融水县气象站作为参证气象站来分析落久水库流域的气候状况。融水县气象站的资料年限为1959—2015年。季节划分按照3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—翌年2月为冬季。

利用数理统计方法对落久水库区域的气候变化进行分析，采用最小二乘法求气象要素的线性趋势，并对其进行显著性检验[5]。

2 气候概况及气候变化特征分析

2.1 气温

水库区域年平均气温为19.7℃，极端最高气温为38.8℃，极端最低气温为-3.0℃。水库区域年平均气温的变化倾向率为0.147℃/10a（见表1），并通过了信度0.001水平的显著性检验。年极端最高气温和极端最低气温的变化倾向率分别为0.118℃/10a和0.456℃/10a，均通过信度为0.001水平的显著性检验。春、夏、秋、冬各季平均气温的变化倾向率分别为0.101℃/10a、0.153℃/10a、0.213℃/10a、0.131℃/10a，其中，夏、秋季平均气温通过信度为0.001水平的显著性检验；春季平均气温通过信度为0.1水平的显著性检验（见表1）。因此，气温呈增高趋势，气候变暖明显。

2.2 降水

水库区域于广西的多雨中心，雨量充沛，年平均降水量1712.8mm。全年降水量呈减少趋势，变化倾向率为-15.853mm/10a，4—9月汛期降水量呈减少趋势，变化倾向率为-6.18mm/10a，而5—8月主汛期的降水量呈增多趋势，变化倾向率为12.952mm/10a。春、秋季降水量呈减少趋势，夏、冬季降水量呈增多趋势。未来降水更趋于集中在5—8月主汛期或夏季。一日最大降水量和月最大降水量均呈增多趋势，变化倾向率分别为1.551mm/10a和7.379mm/10a，表明未来降雨强度会增大（见表1）。

2.3 暴雨

水库区域年平均暴雨日数为6.9d。≥50mm暴雨、≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日数的变化倾向率分别为-0.056mm/10a、0.078 mm/10a、0.024mm/10a，可見，≥50mm小量级暴雨日数减少，而≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日数增加，故可能更容易造成较大、较严重的暴雨洪涝灾害（见表1）。

2.4 干旱

水库区域的干旱以秋旱最多，冬旱次之，夏旱较少，春旱最少。春旱、夏旱和秋旱日数略呈增加趋势，变化倾向率分别为0.541d/10a、1.064d/10a和1.419d/10a，冬旱日数略有减少趋势，变化倾向率分别为-1.451d/10a。

2.5 蒸发量

水库区域年平均蒸发量为1372.6mm，年蒸发量的变化倾向率为-48.971mm/10a ，并通过信度为0.001水平的显著性检验，呈减少的趋势（见表1）。

2.6 雷电

融水县平均年雷暴日数57.7d，是广西雷暴较多的地区。年雷暴日数和闪电日数的变化倾向率分别为-7.043d/10a和-3.659d/10a，均通过信度为0.001水平的显著性检验，即雷暴日数和闪电日数均呈减少趋势（见表1）。

3 气候变化对落久水库的影响

3.1 气温对水利枢纽工程的建筑材料和设施的安全性均有影响

以上分析结果显示，落久水库的年和四季的气温均呈上升趋势，这对水库的建设和运行有利有弊。在水库安全上，不利的方面，夏季温度升高，水库长时间维持高温高水位运行，水库大坝的拉应力和压应力都增加，对水库运行带来危害；有利方面，减弱了冬季枯水期水库持续低温低水位运行对水库大坝带来的不利影响。在水电站安全上，夏季气温增高影响发电机组的工作效益，冬季温度升高有利于发电机设备的正常运行。在施工建设和水库运营期间，夏气温的增高对施工和作业不利，冬气温的增高则可缓解工作人员的身体不适[6-7]。

3.2 降水量是影响水库蓄水、调度、安全运营的决定性因素

落久水库区域的年降水量和汛期降水量呈减少趋势。降水量的减少，尤其是汛期降水量的减少，对水库蓄水是非常不利，水库有可能蓄水不足，从而影响农业灌溉、水库供水、发电站发电及水库航运等。但另一方面，主汛期降水量的增加则可能引发洪水威胁，增加水库的运行风险；同时，一日最大降水量、月最大降水量、≥100mm暴雨和≥150mm大暴雨日数增加，可能容易造成较大、较严重的暴雨洪涝灾害，对水库防洪威胁大。从四季的降水变化和干旱变化来看，春季、秋季降水量减少，对应的春旱、秋旱增加，夏季降水量增多但干旱也增多，冬季降水量增多，有利于缓解冬季旱情，对应冬旱减少，四季降水、干旱的变化对未来水库的供水、灌溉提出了更高了要求[6-7]。

3.3 蒸发量的变化可能影响改变水循环和水资源分布

落久水库区域的年蒸发量下降可能会对水循环的分量产生一定影响，例如地面蒸发量减小、大气水汽输送减弱，这可以在一定程度上减轻气温升高、降水减少等气候因素对径流的影响，对库水的自然损失量也会有所减少，故在一定程度上可缓解干旱，有利于水库蓄水、抗旱[6-7]。

4 落久水库应对气候变化的措施和建议

虽然水库区域全年降水量是呈一个微弱减少的趋势，但是一日最大降水量和月最大降水量是呈现一个增多的趋势。气候变化引起流域降雨和上游来水的变化，影响到水利工程防洪的设计标准，故设计部门在工程建筑设计的相关参数中应酌情考虑气候变化因素的影响。

水库区域干旱发生频率高，而且干旱发生的频率、范围和程度有加剧趋势，加上人类频繁活动影响，未来流域的来水和用水条件会发生变化，影响到水利工程的供水保证率。建议相应的调整工程的运行规则和规程，以保障水利工程的安全。

水库区域未来降水更趋于集中在主汛期（5—8月）或夏季，防汛安全隐患会增大，建议在主汛期要加强水情信息的预测和监测，建立水库科学运行规则和规程，充分发挥水库在防汛抗旱中的调节作用，既保障水利工程的安全又能有效地进行拦截洪水，使汛期的洪水最大资源化。

水库区域≥50mm量级暴雨日数减少，而≥100mm暴雨、≥150mm大暴雨日数增加，故可能更容易造成较大、较严重的暴雨洪涝灾害。极端降水事件的增加，可能会加大极端水文气候事件发生的频次和强度，以及超标准洪水引发地质灾害的发生，加大泥沙冲淤对水利工程安全和寿命的影响。建议在水利工程的运行管理中，重视暴雨、洪水的监测和预报，加强防洪抗旱应急预案的编制和执行。

水库区域未来气温呈增高趋势，气候变暖明显，持续性温度升高将导致大坝的应力持续恶化使坝体出现趋势性变形从而影响大坝安全。建议大坝设计、施工和运行中考虑气温变暖趋势的影响。

水库区域内雷暴日数虽然呈现减少趋势，但其出现数量较多，仍需做好防范工作。

5 结论

水库区域年平均气温、年极端最高气温、年极端最低气温和四季平均气温均呈增高趋势，气候变暖明显。

水库区域全年和4—9月汛期降水量呈减少趋势，但是5—8月主汛期降水量、一日最大降水量和月最大降水量均呈增加趋势，且≥100mm以上暴雨日数呈增加趋势。从四季来看，夏、冬季的降水量有增加趋势，春、秋季的降水量有减少的趋势。

水库区域春旱、夏旱和秋旱日数呈增加趋势，冬旱略呈减少趋势。

水库区域的蒸发量和雷暴、闪电日数均呈减少趋势。

气候变化对落久水库的影响有利有弊，针对水库区域的气候变化特点，提出了水库应对气候变化的若干措施和建议。

参考文献

[1]张建云，王国庆.气候变化与水库大坝安全[J]. 中国水利，2008（20）：17-19.

[2]方卫华.环境和气候变化对大坝安全的影响[J].贵州水力发电，2005，19（1）：10-13.

[3]IPCC. Climate change 2013： the physical science basis [M/OL]. http：//www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/，2013.