巴州主要河流2021年春季來水趨勢預測分析

魏 娟

(新疆巴音郭楞水文勘測局,新疆 庫爾勒 841000)

巴州水文預報工作起步較晚,在近幾年才開始實施。為了探索水文徑流預報,現以2021年春季為例,對巴州主要河流來水情況進行趨勢預測分析。

1 2020年水文氣象年景分析

2020年巴州主要河流流域年降水量總體較常年偏少,年內分配與地區分布不均勻;年平均氣溫略偏高;各主要河流年來水量以及春、夏季來水量普遍偏少。

1.1 降水量

2020年全區各地年降水量總體較常年偏少,與歷年同期相比:開都河大山口水文站降水量偏少2成左右,開都河黃水溝水文站降水量偏多2成左右;清水河克爾古提水文站降水量偏少4成左右;車爾臣河且末水文站降水量偏少7成左右,其它河降水量接近正常。

冬季(1～2月)巴州主要區域降雪量與歷年同期相比:開都河流域巴音布魯克一鄉降雪量平均偏少7.3cm,巴音布魯克二鄉降雪量平均偏少10.1cm,巴音布魯克三鄉降雪量平均偏少8.6cm,巴音布魯克水文站降雪量平均偏少9.5cm,開都河流域大山口水文站降雪量平均偏少0.5cm,清水河克爾古提水文站降雪量平均偏少2.3cm。

春季(3～5月)降水量與歷年同期相比:全流域春季降水量總體較常年偏少,且時空分布不均。其中,開都河流域大山口水文站降水量偏少6成,下游降水量偏多1成左右;清水河流域克爾古提水文站偏少7成左右;車爾臣河流域偏少4成左右;孔雀河他什店水文站偏少9成左右,其它河降水量接近正常。

夏季(6～8月)降水量與歷年同期相比:全流域夏季降水量總體較常年略偏少。其中,開都河流域大山口水文站降水量偏少2成,下游降水量偏少1成左右;清水河流域克爾古提水文站偏少2成左右;車爾臣河流域偏少6成左右;孔雀河他什店水文站偏少1成左右,其它河降水量接近正常。

實際降雨與歷年同期對比見表1。

表1 巴州各主要河流水文氣象站2020年降水量實況統計對照表

1.2 氣溫

2020年全區各地年平均氣溫略偏高。與歷年均值相比:開都河流域氣溫偏高0.2～1.1℃;清水河流域氣溫偏高3.0℃左右(5月-9月),孔雀河流域氣溫偏高1.1℃左右;車爾臣河流域氣溫偏高1.4℃左右;

春季(3～5月)平均氣溫:與歷年同期相比,全流域春季氣溫普遍偏高。其中,開都河流域氣溫偏高0.1～3.0℃;孔雀河流域氣溫偏高3.1℃左右;車爾臣河流域氣溫偏高2.1℃左右;

夏季(6～8月)平均氣溫:與歷年同期相比,夏季氣溫偏高。其中,開都河流域氣溫偏高0.1～1.3℃;清水河流域氣溫略偏低1.1℃左右,孔雀河流域氣溫偏高0.8℃左右;車爾臣河流域氣溫偏高1.2℃左右。

以上詳情見表2。

表2 巴州各河流水文氣象站2020年氣溫實況對照表

2 2020年各主要河流水量概況

2.1 春季(3～5月)來水量

與歷年同期相比:開都河大山口水文站來水量偏少22%左右,黃水溝來水量偏少8%左右,車爾臣河且末水文站來水量偏少29%左右,清水河克爾古提水文站來水量偏多2%左右。與上年同期相比:開都河大山口水文站來水量偏少9%左右,黃水溝來水量偏少12%左右,車爾臣河且末水文站來水量偏少28%左右,清水河克爾古提水文站來水量偏少71%左右;

2.2 夏季(6～8月)水量

與歷年同期相比:開都河大山口水文站來水量偏多5%左右,黃水溝來水量偏多15%左右,車爾臣河且末水文站來水量偏少11%左右,清水河克爾古提水文站來水量偏多5%左右。與上年同期相比:開都河大山口水文站來水量偏少21%左右,黃水溝來水量偏少17%左右,車爾臣河且末水文站來水量偏少14%左右,清水河克爾古提水文站來水量偏少30%左右。

2.3 年來水量

2020年開都河大山口水文站來水量較歷年相比偏少2%,較近十年相比偏少8%,較上年比較偏少28%。黃水溝水文站來水量較歷年相比偏多18%,較近十年相比偏多11%,較上年比較偏少30%;2020年來水總的形式是峰小量大,與流域降水偏多的趨勢一致。車爾臣河且末水文站來水量較歷年相比偏多18%,較近十年相比偏少6%,較上年比較偏少16%;清水河克爾古提水文站來水量較歷年相比偏少10%,較近十年相比偏少26%,較上年比較偏少38%。各主要河流水量見表3。

表3 2020年巴州各主要河流水量實況 流量:m3/s,水量:108m3

2.4 汛期洪水情況

2020年入汛以來,巴州境內流域各河流水量無明顯上漲,也未發生較大洪水過程。其中,開都河流域6月河道來水量排歷史同期最低,地下水水位下降,土壤相對濕度降低。全年無超警戒流量。

3 2021年春季、年水文趨勢預測分析

3.1 預報方法

非汛期徑流主要影響因子是前期大氣環流因子、大氣降水、前期徑流量[1]。文章采用多元線性回歸模型來進行預測預報。

模型表達:因變量y 如何依賴于自變量 x1,x2,…, xp和誤差項 ε 的方程稱為多元線性回歸模型[2]。涉及 p 個自變量的多元線性回歸模型可表示為:

Yi=β0+β1xi1+β2xi2+…+βpxip+εi

(1)

式中:β0、β1,…,βp為參數;ε為誤差項的隨機變量;y為x1,,x2,… ,xp的線性函數加上誤差項ε;n為方程組個數。

對于 n 組實際觀察數據(yi, x11,,x12, … ,x1p),(1=1,2,…,n),多元線性回歸模型可表示為:

y1=β0+β1x11+β2x12+…+βpx1p+ε1
y2=β0+β1x21+β2x22+…+βpx2p+ε2
yn=β0+β1xn1+β2xnn+…+βpxnp+εn

(2)

根據實測徑流量資料系列,依據最小二乘法原理,使因變量的實測值與計算值之間的離差平方和最小,求得預報方程的常數β0、回歸參數β1、β2……,將預報因子值代入預報方程,做出預報。

3.2 各主要河流年來水量

根據巴州各主要河流年徑流特性,結合全區各雪情監測點冬季積雪狀況以及氣候條件綜合分析。按照國家規定的洪水劃分等級,預計2021年巴州各主要河流年內可能出現一般性洪水,預計:開都河大山口水文站2021年最大洪峰流量在450～600 m3/s之間,為一般性洪水;黃水溝水文站2021年最大洪峰流量在180～270 m3/s之間,為一般性洪水;車爾臣河且末水文站2021年最大洪峰流量在160～260 m3/s之間,為一般性洪水;清水河克爾古提水文站2021年最大洪峰流量在80～150 m3/s之間,為一般性洪水[3]。具體預測見表4。

表4 2021年巴州各主要河流年最大洪峰流量預測

3.3 春季(3～5月)水量

預計2021年各主要河流春季(3～5月)實測來水量將接近正?；蚵云?。 開都河大山口站預測值為8.078億m3,黃水溝站預測值為0.554億m3,車爾臣河且末站預測值為1.378億m3。開都河大山口水文站3～5月水量與歷年同期相比偏多1%,與近十年同期相比偏少4%,比上年同期偏少3%,其中,3月份水量與歷年同期相比偏多35%,與近十年相比偏多14%,比上年同期偏多2%;4月份水量與歷年同期相比偏少5%,與近十年相比偏少9%,比上年同期偏少20%;5月份水量與歷年同期相比偏少8%,與近十年相比偏少8%,比上年同期偏多14%。

黃水溝水文站3～5月水量與歷年同期相比偏多37%,與近十年同期相比偏多12%,比上年同期偏多5%,其中,3月份水量與歷年同期相比偏多87%,與近十年相比偏多50%,比上年同期偏多28%;4月份水量與歷年同期相比偏多70%,與近十年相比偏多34%,比上年同期偏多5%;5月份水量與歷年同期相比偏少4%,與近十年相比偏多19%,比上年同期偏少10%。

車爾臣河且末水文站3～5月水量與歷年同期相比偏少5%,與近十年同期相比偏少32%,比上年同期偏少7%,其中,3月份水量與歷年同期相比偏多20%,與近十年相比偏少12%,比上年同期偏多1%;4月份水量與歷年同期相比偏少20%,與近十年相比偏少39%,比上年同期偏少42%;5月份水量與歷年同期相比偏少10%,與近十年相比偏少28%,比上年同期偏少18%。

具體預測結果見表5。

表5 2021年3月～5月巴州各主要河流來水量預測

4 結 語

本次預報,主要是根據上年度徑流情況和氣候條件,將相關數值代入回歸模型進行預測,預計2021年春季巴州各主要河流天然年來水量將正?；蚵云?各主要河流年內可能出現一般性洪水,開都河大山口水文站最大洪峰流量在450～600 m3/s之間,黃水溝水文站最大洪峰流量在180～270 m3/s之間,車爾臣河且末水文站最大洪峰流量在160～260 m3/s之間,清水河克爾古提水文站最大洪峰流量在80～150 m3/s之間,可供防汛抗洪進行參考。