水文与水资源汉江上游降雨和径流变化趋势分析.doc

水文与水资源工程专业毕业设计（论文）摘 要近些年来，由于受到人类活动及全球气候变化的影响，我国大多数河流的水文情势都发生了巨大的变化，降雨、径流、蒸发等水文要素均有比较明显的变化趋势。对流域水文要素的变化趋势分析不仅可以为流域水资源合理开发利用提供科学依据和理论基础，而且还可以为水文预报工作奠定一定的基础。因此，本文以汉江上游为研究对象，首先采用滑动平均值法和Mann-Kendall检验法，对汉江上游年径流量和年降雨量的变化趋势做出了分析，并对其显著性做出检验；其次通过使用R/S法估算Hurst指数的方法对该地区径流和降雨变化趋势的持续性做出了分析计算；最后使用据平图法、Mann-Kendall检验法和序列聚类分析法对该地区径流和降雨变化的突变点位置做出分析计算。最终得出主要成果如下：1）自1956年2001年间，汉江上游的武侯镇、石泉县和安康站的年径流量变化均呈现显著的递减趋势；2）在2001年后的若干年里汉江上游武侯镇、石泉县及安康站年径流的递减趋势具有持续性，即就是在未来的若干年里汉江上游的武侯镇、石泉县和安康站的年径流量为持续递减；3）在1956年2001年间，汉江上游的武侯镇、石泉县和安康站的年径流量变化的突变点均出现在1990年；4）自1962年2007年间，汉江上游地区的勉县、汉台区、洋县和平利县的年降雨量有显著的递减趋势，而镇巴县、石泉县、紫阳县和安康站的降雨量虽然存在减少趋势，但趋势并不显著；5）19622007年间各个区县的年降雨量的减少趋势具有持续性，即就是说在未来的若干年里八个区县的年降雨量为持续减少；6）在19622007年间，汉江上游的各个县区年降雨量变化突变点出现的位置：勉县1990年、汉台区1990年、洋县1990年、镇巴县1985年、石泉县1987年、紫阳县1984年、安康站1987年、平利县1984年。关键字：径流，降雨，Mann-Kendall检验法，汉江上游65ABSTRACTIn recent years, due to the influence of human activities and global climate change, the hydrological situation of most rivers in our country have taken place in the great changes, rainfall, runoff, evaporation hydrological elements have more obvious trend. Of watershed hydrological temporal and spatial distribution characteristics and change trend analysis can not only for river basin water resources development and utilization to provide scientific basis and theoretical foundation, but also can lay a certain foundation for the hydrological forecast. Therefore, this paper to the upstream of the HanJiang River as the research object. Firstly, sliding average method and Mann Kendall test, the upper reaches of the HanJiang River Annual Runoff and annual rainfall trend to make analysis to the, and make the test of the significance; followed by using R / S analysis method to estimate Hurst exponent of the area runoff and rainfall trend continued to make the analysis and calculation. In the end, we use according to the analysis of flat graph method, Mann Kendall test and sequence clustering method to the area of precipitation and runoff change mutation point make analysis and calculation. The main results were as follows:1) From 1956 to 2001, the upper reaches of the HanJiang River Wu Houzhen, ShiQuan, AnKang station annual runoff changes showed significant decreasing trend;2) In 2001, after several years in the upper reaches of the HanJiang River Wu Houzhen, ShiQuan, AnKang station decreasing trend in annual runoff is persistent, that is in the future several years in the upper reaches of the HanJiang River Wu Houzhen, ShiQuan, Ankang station annual runoff for continuing to decline;3) In 1956 to 2001, the upper reaches of the HanJiang River Wu Houzhen, ShiQuan, AnKang station annual runoff of the point mutation appeared in 1990;4) From 1962 to 2007, in the upper reaches of the HanJiang River Mian, Hantai District, Yangxian and Pingli County, the annual rainfall has a significant decreasing trend, and rainfall in Zhenba County, Shiquan County, Ziyang County, Ankang station although there was a decreasing trend, but the trend was not significant.5) The reduction trend of annual rainfall of each county during the 19622007 years has the continuity, that is, the annual rainfall of the eight counties in the next several years is continuously reduced;6) During the reign of 19622007. The variation of annual rainfall in all counties of the upper reaches of the HanJiang River mutation point location: Mian County in 1990, Hantai District in 1990, Yangxian 1990, Zhenba County in 1985, Shiquan County in 1987, Ziyang County in 1984, Ankang station in 1987, Pingli County in 1984.KEY WORDS: run-off, rainfall, Mann-Kendall test, the upper reaches of the HanJiang River目 录第一章 绪 论11.1研究背景11.1.1汉江流域概况11.1.2流域规划情况11.2研究意义21.3国内外研究进展31.3.1关于降雨和径流变化趋势分析研究的国内外进展31.3.2汉江流域的研究现状61.4主要研究内容8第2章 汉江上游流域基本特征102.1流域总体概况102.2 流域降雨特性112.3 流域蒸发特性122.4 径流特性122.5 暴雨及洪水特性132.6 流域泥沙特性142.7 人类活动对该流域水文特性的影响142.8 本章小结15第3章 研究背景及研究方法163.1研究背景163.2研究方法163.2.1 滑动平均值过程线法163.2.2 Mann-Kendall检验法173.2.3 R/S分析法193.2.4 累积距平法203.2.5 序列聚类分析法213.3 本章小结22第4章 汉江上游径流变化趋势分析234.1 资料选取234.2 年径流量变化趋势分析234.2.1 滑动平均值法分析年径流量变化趋势234.2.2 Mann-Kendall检验法分析年径流量变化趋势254.3 年径流量变化的持续性分析264.3 年径流量突变点分析294.3.1 据平图法分析突变点位置294.3.2 Mann-Kendall检验法分析突变点位置304.3.3 序列聚类分析法分析突变点位置324.4 本章小结34第5章 汉江上游降雨变化趋势分析365.1 资料选取365.2 年降雨量变化趋势分析375.2.1滑动平均值法分析年降雨量变化趋势375.2.2 Mann-Kendall检验法分析年降雨量变化趋势405.3 年降雨量变化持续性分析425.3 年降雨量突变点分析465.3.1Mann_Kendall检验法分析突变点位置465.3.2 序列聚类分析法分析突变点位置515.4本章小结55第6章 结论57毕业设计小结58致 谢59参考文献60第一章 绪 论1.1研究背景1.1.1汉江流域概况汉江是长江中游最大的支流，发源于陕西省秦岭南麓，干流流经陕西、湖北两省，于武汉市汇入长江,全长1577 ,落差1964 ,流域面积为159000 。干流在丹江口以上称上游,丹江口至钟祥称中游,钟祥以下为下游。汉江流域地势西北高,东南低。汉江流域内山地占55%,主要分布在西部,为中低山;丘陵占21%,主要分布于南襄盆地、江汉平原周缘;平原占23%,主要为南襄盆地、江汉平原及汉江河谷阶地;湖泊占1%,主要分布在江汉平原。流域水系呈叶脉状,支流众多,集水面积在0.1万以上的一级支流有19条,其中集水面积在1万以上的有唐白河、堵河与丹江;集水面积在0.51万之间的有旬河、夹河和南河;集水面积在0.10.5万的有褒河、胥水河、酉水河、子午河、池 河、天河、月河、玉带河、任河、岚河、牧马河、北河及蛮河等。 流域地处我国中部腹地,流域涉及陕西、湖北、河南、重庆、四川、甘肃6省(市)的22个地(市、州)、80个县(市、区),是湖北省经济社会发展的核心区域。2000年底流域内总人口3664.15万人,其中城镇人口951.54万人。总人口中,湖北省、陕西省、河南省分别占48.8%、28.3%和22.2%,重庆市、四川省、甘肃省不到1%。1.1.2流域规划情况建国以来,长江水利委员会(以下简称长江委)及有关部门为汉江治理开发做了大量的勘测规划及研究工作,1958年长江委完成了汉江流域规划报告节要,明确流域水利任务为防洪、灌溉、发电、航运,远景考虑引汉济黄济淮,并推荐丹江口水利枢纽为汉江综合利用第一期工程。1988年底水电部北京勘测设计研究院提出了汉江上游干流梯级开发规划报告,并于1990年3月由陕西省人民政府及水规总院组织了审查。该报告推荐梯级开发方案为黄金峡(450正常蓄水位,下同)石泉(410)喜河(364)安康(330)旬阳(240)蜀河(218)夹河(196)七级开发方案。1993年10月长江委完成了汉江夹河以下干流河段综合利用规划报告,推荐汉江夹河以下干流梯级开发方案为孤山(181)丹江口(170)王甫洲(88)新集(78)崔家营(64)雅口(57)碾盘山(51)华家湾(42)兴隆(36)九级开发方案,且均在湖北省境内。目前干流上湖北省境内已建有丹江口、王甫洲枢纽,电站总装机容量为1009,年均发电量37.76亿。支流上修建了黄龙滩、胡家渡、过渡湾、白水峪、陡岭子等水利枢纽。1.2研究意义近些年来由于人类活动、气候变化等造成各流域的水文要素发生了巨大的变化。例如，在气候变化方面，由IPCC第四次评估报告得出近100年来全球平均气温上升0.74；从1850年来,全球变暖加速,近50年的线性增温速率(0.13 /10年)大概是近100年的2倍(0.07 /10年)。在气候变化的同时，也造成全球降雨和径流发生巨大变化。在自然灾害方面，我国是世界上自然灾害发生比较多的国家之一，自然灾害对我国社会经济发展具有重大的影响和危害，尤其是洪涝和干旱灾害。而且在近些年，洪涝灾害和干旱灾害还在不断加剧中。而这其中很大一部分原因是由于降雨和径流等水文要素的变化造成的。在水资源利用方面，我国是水资源严重缺乏的国家，近年来，随着经济社会带来的用水需求增加，以及其他方面的影响，干旱缺水问题越来越严重。据预测，在充分节水的情况下，2030年我国用水量将达到或接近可利用水资源的总量（中华人民共和国水利部公报，2008）。我国是世界上的水资源大国，拥有的水资源总量为，局世界第四，所以不管是气候变化、自然灾害还是水资源方面，降雨和径流的变化都会对其造成重大的影响。所以，为了更好的掌握这些影响因素，将不利因素化为有利因素，或者尽可能的减少不利因素，对降雨和径流的变化规律的研究是必不可少的。一旦我们熟练的掌握了降雨和径流的变化规律，我们便可以利用这些规律，来更好的预测一些自然灾害或者对水资源的可利用量做到更好的分配。而汉江是长江流域最大的支流之一，流域内雨量充沛、流量的大，故水的资源量是十分丰富的，无论是在农田灌溉方面，水力利用方面和航运交通方面，都有极大的潜力。但由于近年来各个水文要素在人类活动和其他因素的影响下，发生了巨大的变化，尤其是降雨和径流的变化非常显著，使在水资源利用、洪旱灾害预测等方面出现了一些困难，因此研究汉江上游流域降雨和径流的变化规律，对于流域的水资源利用以及洪旱灾害预测方面是有一定的实际意义的。1.3国内外研究进展1.3.1关于降雨和径流变化趋势分析研究的国内外进展自然水文要素变化过程表现为复杂的线性、非线性特征。隐含着突变、趋势性和周期性特征，其变化过程与大气降雨、温度和蒸发等影响水文循环的气象因素密切相关，而且降雨和径流是水文循环重要的两个方面。这些水文要素的变化会引起区域水资源的时空再分布。因此，探索降雨和径流的变化规律是认识水文过程演变的关键。而就目前来看，国内外对于降雨和径流的变化规律的研究已经比较纯熟。国外在降雨和径流变化规律分析方面也做了很多研究，其中，Azim.F等1人采用Mann-Kendall非参数检验的方法对巴基斯坦的Naran流域1962-2011年的水文气象变化的位点做了特异性检测；Paschalis,A等2人在洪水响应下的小流域根据数字特征对降雨的空间变异性进行了一定的研究；Jurgelenaite等3人对立陶宛河流水文的时空变化进行了研究。Angel Prez-Ruzafa等4人通过采用富营养化模型对地中海沿岸的营养物质以及水文状况的时空变化进行了研究；C.M.Orchard等5人通过对降雨的动态量化来评估降雨期间坡面流的时空变化。在降雨方面，国外学者如Hulme等6人对全球及北半球的平均降水进行研究发现1950-1980年间北半球比全球平均降水减少的幅度大，其中在0-30N间平均降水幅度最大，中玮度的降水增加并不明显；Bradley等7人对北半球的降水变化进行研究，发现1855-1984年间在5-35N的降水呈减少趋势，在35-70N的降水呈增加趋势； Haylock等8人对南太平洋地区、东南亚与中美洲、加勒比海地区的极端降水量进行研究,发现年极端降水总量占年总降水量的比例增力口；除此之外,Yamamoto等9、Groisman等10、Osbom等11人分别对加拿大、日本、南非、巴西、英国和挪威等地区的降水变化进行研究，发现总降水量增大的区域其强降水事件极可能有明显增大的趋势,总降水量减少或不变,也存在强降水量事件增加的趋势。ZbignieW等12人对欧洲在1961-1990年间的降水量进行分析,并对2070-2099年间的降水量变化进行预测,发现未来降水强度和日最大降水量都将增加,而且降水较强的日数也会增多。总的来说，这些研究方法都是适合于特殊流域特殊条件下，所以表现出明显的多样性。我国对于降雨和径流变化规律分析的研究也做了许多。其中，李常斌等13人采用M-K检验，小波分析和Sen斜率等方法，对1951-2010这60年间洮河流域的水文气象要素变化的时空特征进行了综合研究；陶辉等14人通过对塔里木河流域1961-2008年39个气象站的气温和降雨量数据的观测，对流域近50年气候的变化进行了分析，并对参与IPCC AR4 的17 个气候模式在塔里木河流域气候模拟能力进行了评估；刘新华等15人利用新疆塔里木河流域阿克苏河源流区出山口沙里桂兰克和协合拉两水文站1957-2008年近50年的径流和降水数据，借助Z指数法、参数T检验、非参数检验和小波变换等，分析了阿克苏河两水文站降水量和径流量的变化趋势，以及二者多时间尺度相关关系；张济世等16人通过对洮河流域40多年水文实测资料的分析研究，做出了降雨径流变化趋势分析；凌红波等17人对玛纳斯河流域10个台站1956-2007年52年的温度、降水量和蒸发量序列进行非参数检验，诊断其阶段性转换及变化趋势，并以阶段性转换的跳跃点为分割点，利用R/S分析方法预测其未来一段时间的变化趋势；李常斌等18人采用Mann-Kendall非参数检验方法统计分析黑河流域中、西部水系气温、降水及出山径流序列变化特征, 并初步讨论了降水、径流发生变化的可能原因；梁红等19人依据19612009 年辽河流域5 个气象观测站点逐日降水和气温观测资料，运用非参数检验方法( Mann-Kendall法) ，对辽河流域降水和气温的变化趋势进行了分析；闫俊华等20人运用连续7年( 1993-1999)的水文观测资料,对南亚热带顶级生态系统鼎湖山季风常绿阔叶林集水区水文要素时空规律进行分析；王绍武等21人研究发现,近百年来我国降水量无明显下降趋势,但呈现出明显的年际与年代际变化；任国玉等22人对我国1951-1996年间全年降水量研究发现，长江中下游地区和内蒙古、新疆、东北、华北北部地区降水量分别呈显著、不显著增加趋势,黄河流域降水量呈略有减少的趋势；根据严中伟等人23研究可知,我国的极端降水与全球的降水趋势基本一致,但区域性较明显；苏布达等24人研究表明,近45年来长江流域中下游地区极端强降水量、降水强度与日数均呈显著增加趋势;王晓东等25人对1957-2006年间河北省极端降水事件的研究发现，暴雨日数、极端降水事件的频率均在减少,而且干燥事件的频率呈不明显增加趋势；刘小宁等26人研究发现，20世纪80年代以来我国暴雨极端事件除华北地区外出现的频次、强度均有所上升。1.3.2汉江流域的研究现状汉江流域处于我国中纬度的腹心地带,属于北亚热带季风气候区且气候垂直分布明显,流域幅员广阔,光、热资源空间差异大,对全球气候变化的响应较为敏感。并且由于自然地理环境的差异,汉江流域的水文要素变化特征呈现出一定的独特性和复杂性。陈华等27人对汉江流域1951-2003年间的降水和气温要素进行研究得出，汉江流域大部分地区降水量没有显著变化；大部分地区气温呈上升趋势,中下游地区年和四季气温、上游冬季气温均呈上升的趋势,上游夏季气温呈下降趋势；汉江上游80年代的平均降水量较多,90年代的平均降水量有所下降；汉江上游90年代的平均气温比多年平均气温要高,且同北半球气温同步上升。殷淑燕等28人利用9个气象站点的降水资料对汉江上游的降水变化与暴雨洪水规律进行分析可知,汉江上游近50年来年降水量有减少的趋势,其中4、9月降水量减少幅度最大，6、8月降水量均有增加的趋势；由于大气环流发生变化，6-7月中旬和9月西南季风减弱，降水量在减少，可能会减少暴雨洪水的发生几率；7月下旬和8月东南季风增强，可能会增大暴雨洪水的发生几率。李景刚等29人利用1998-2010年间的TRMM数据对汉江流域的降水量进行研究分析，汉江流域年降水量介于674-1435mm之间，整体呈东南向西北递减，且与全国的降水格局一致。其中，每年的5-9月降水量占全年降水量的70%以上；7月降水量最大，占全年降水量的20%； 1月降水量最小，占全年降水量的比例不足2%，年内季节变化明显。另外，在空间上，汉江流域上游中部降水量有明显增加趋势，下游有明显减少趋势。郑晓东等30人利用Morlet小波对汉江流域1960-2008年间的降水进行多时间尺度研究发现，汉江流域降水周期分别有3-5年、6-8年、16-20年的时间尺度。其中16-20年的时间尺度最突出，其主周期在18年左右；6-8年、3-5年的时间尺度均较明显，其主周期分别为7年、4年；由此得出，汉江流域的降水量主要有4、7和18年的周期，其中18年的主周期是最突出的，且降水呈减少趋势。陈燕飞等31人利用1960-2003年间汉江流域13个气象站点的降水数据，对其降水量和降水持续天数的变化特征进行分析得出，春、夏、秋、冬季的降水量分别占全年降水量的21%31%、50%、21%29%、6%；春、夏、秋、冬季的平均降水日数分别占全年降水日数的25%31%、13%18%、22%31%、15%。朱明勇等32人利用汉江流域及其附近地区47个站点逐日降雨观测资料，采用常规统计学方法计算研究区逐年降雨量、侵蚀性降雨量以及暴雨量平均值，进而得到降雨特征值逐年距平百分率及变异系数，分析了这3个将于特征值之间的相互关系，揭示了汉江流域降雨的时间变化特征。借助于地理信息系统技术，将汉江流域逐年降雨特征值在ARCGIS 里采用Kriging方法进行空间插值，得到年均降雨特征值的空间分布，分析了研究区3 个降雨特征值的空间分布特征。张洪刚等33人采用Mann-Kendall法和线性回归分析方法对汉江上游降水及丹江口水库天然入库径流变化趋势进行了分析，结果均表明汉江上游降水和丹江口水库天然入库径流在1991 年发生突变，1991 年后汉江水量由丰变枯；但年降水与径流的长期变化趋势均不显著，即汉江流域20 世纪90 年代持续枯水事件只是其径流丰枯交替的一个枯水期。李文浩等34人通过安康长系列水文资料分析，论述了汉江上游流域内降水、径流、泥沙的变化规律，同时提出了暴雨洪水特性、水力资源有效利用两个主要问题。综上所述，国内外学者对降水、径流等水文要素的研究已经达到了一定的高度，且这些研究成果对于揭示水文要素变化规律、更好地利用气候资源、保护生态环境等方面具有重要的意义。尽管一些学者对汉江流域的水文要素变化特征做了大量研究，也取得了重要的成果，但对于汉江流域的降雨和径流的变化特征及其相关性的研究甚少。据此，本次研究将在前人研究的基础上对汉江上游降雨和径流变化趋势特征做进一步的分析，意在进一步揭示汉江上游降雨和径流的变化规律，对于预防和防治极端气象灾害事件做出一定的贡献。1.4主要研究内容水文情势变化规律分析在水文工作与研究中有着非常重要的作用，揭示水文要素变化规律，为水资源合理利用和管理提供科学依据。本次研究通过熟读水文情报预报规范等技术规范文件之后，了解了水文预报相关技术要求。通过查阅于水文要素变化趋势分析有关的文献资料，了解了与水文要素变化趋势分析有关的研究进展，并系统的收集了汉江上游降雨、径流数据资料并对数据资料进行整理和分析。从而学习并掌握水文情势变化规律分析常用的Mann-Kendall法和R/S法，为后续研究分析鉴定了坚实的基础。本研究主要针对汉江上游地区的径流和降雨的时空分布及变化规律进行计算分析。对于汉江上游径流量的变化趋势分析，数据选取于汉江上游的武侯镇、石泉（二）和安康（二）。武侯镇水文站位于陕西省勉县武侯镇，建于1935年9月，集水面积3092；石泉（二）站位于陕西省石泉县城关镇，建于1954年1月，集水面积23805；安康（二）站位于陕西省安康县城关镇西关龙头崖，建于1934年10月，集水面积41439。这三个水文站的径流基本可以代表汉江整个上游的径流情况，因此选取该三个水文站1956-2001年这46年的径流资料进行整理统计。对于径流的时空分布及变化趋势分析，本研究采用Mann-Kendall非参数检验法对径流的变化趋势进行检验，采用R/S法对径流的变化趋势进行预测，再采用M-K法和聚类分析法对突变点进行检验。对于汉江上游的降雨量变化趋势分析，为方便计算并结合降雨自身的特点，以点降雨量来代表面降雨量，数据选取了汉中市的勉县、汉台区、洋县及镇巴县和安康市的石泉县、安康站、平利县及紫阳县从1962-2007年的年降雨量，由于这些县区基本覆盖了整个汉江上游，所以其代表性是完全足够的。同样，采用Mann-Kendall非参数检验法对各地区降雨的变化趋势进行检验，再采用R/S法对各地区降雨量的变化趋势进行预测，再采用M-K法和聚类分析法对突变点进行检测。现将本研究的内容做以下简单介绍：1）、年径流量的变化趋势分析采用M-K非参数检验法对汉江上游各个水文站的年径流量的变化趋势进行分析检验；2）、年径流量的变化趋势预测及持续性分析采用R/S法估算出Hurst指数，对汉江上游各水文站的年径流量的变化趋势进行预测并且做出持续性分析；3）、年径流量变化的突变点分析采用M-K法和聚类分析法对各水文站的年径流量进行分析计算，找出年径流量变化的突变点；4）、采用同样的方法对各地区的降雨量进行计算分析，并找出降雨量的变化趋势及变化的突变点。 第2章 汉江上游流域基本特征2.1流域总体概况汉江是长江上游的第一大支流，发源于陕西省宁强县潘家山，流经陕西湖北两省。按流域划分，白河以上为上游流域。上游河流长达735，流域面积有59115，占整个汉江流域的37.2%35。而且北接秦岭山脉并与干流平行，海拔高度在2500以上；南接米仓山和大巴山，平均海拔有2000左右。除了汉中盆地等少量川道外，其余大部分地区为高山和坡地。主河段基本呈“”字型峡谷，且基岩裸漏，河道窄而宽，水流较急，河槽调蓄能力较差。米仓山和大巴山为秦岭南部著名的暴雨中心区，坡陡流急暴雨洪水急流汇合迅速。流域内气候属于秦岭山地温暖带湿润气候区，并具有北亚热带的气候温和，雨量充沛等特点，森林覆盖面积率有62%左右，且农业活动大部分在海拔1800以下进行，主要的农耕地集中在3001000之间。流域水系十分发达，河网密布，一、二级支流集水面积大于1000的河流有褒河、水河、牧马河、子午河、池河、旬河、任河、月河、岚河、乾佑河、坝河、南江河等十余条河流，在1001000之间的河流有74条，5100的河流有74条。这些河流多为山溪性河流，比降很大，且呈扁平状分布于汉江干流的南北岸，切割侵蚀十分剧烈，一旦出现暴雨情况，流域内产汇流形成几块，并且伴随着峰高量大，急涨急落的特点。2.2 流域降雨特性由于西北内陆被摄入了大量的以东南季风形式的北太平洋副热带高压湿热空气，导致汉江上游雨量十分充沛，多年平均降雨量可以达到7001800之间，并且其分布从上游到下游，由南部到北部，逐渐减少。特别是米仓山一带，由于其山脉大部分呈西南东北向排列，导致西南暖湿气流可长驱直入，使其年降雨量达到1800，是汉江上游降雨量最丰富的地区。而由于地形等因素的影响，在安康境内的付家河中上游的多年平均降雨量仅为800900，是汉江上游降雨量最稀少的地区。流域内降雨量的年内分配极为不均，汉江上游水系一般从5月份进入汛期，到10月份汛期结束，尤其是在7月、8月和9月之间，由于太平洋副热带高压的影响，加上西南低涡和强台风的影响，造成该流域降雨集中的特点。根据安康和石泉降雨资料的统计，其汛期（5月10月）的降雨量占全年的82%，非汛期近有18%左右，最小降雨量基本都出现在12月和次年的1月，并且这两个月的降雨量仅仅占全年降雨量的0.8%5%左右。由于大陆性气候的影响，流域内降雨量的年际变化较大，并且从流域面 上来看，南北地区存在一定的差异，安康多年实测最大降雨量为1392，年最小降雨量仅为501，最大值与最小值之间相差2.8倍；石泉县的年最大降雨量为1476，年最小降雨量为620，之间相差2.4倍；南郑县的年最大降雨量为2096，最小降雨量为942，其之间相差2.2倍。2.3 流域蒸发特性由于受到气候和地形的影响，汉江干流的川道盆地水面蒸发量较大，而南北高山区域蒸发量较小，流域内年平均蒸发量在600100036之间。其年内变化与气温变化关系十分密切，由于夏季气温高，蒸发量大，最大月蒸发量占年蒸发量的18%以上，随着气温的降低，风速减小，蒸发量显著减少，最小月蒸发量不醉年蒸发量的3%。2.4 径流特性汉江上游的径流补给主要是以降雨形成的地表径流为主，以地下径流为次。并且呈现出山地多川道盆地少、南部多北部少的分布特点。该流域内多年平均径流量为256亿，并从径流等值线图上可以看出，年径流深呈现出从西向东逐渐递减的分布规律，在300850之间，主要低值区在安康旬阳一带，而主要高值区出现在任河上游毛坝关一带。与降雨量的年内分配一致，径流的年内分配也不均匀，夏季和秋季的径流量基本相近，且径流量最多，各自越占全年的37%40%左右，春季径流约占全年的16%17%左右，冬季的径流量最少，仅占全年的5%6%左右；支流一般以秋季最高，越占全年的34%40%左右，冬季的河水主要靠地下水补给，流量不仅小而且稳定。最大月径流量一般会出现在9月，径流量约占全年的20%26%左右，即最大一个月的月径流量相当于春季三个月的径流量之和。由于一般7月的径流量低于9月而大于8月，因此其汛期径流呈现出双峰的特点。而最小月径流一般出现在2月，其径流量只占全年径流总量的2%左右。流域内径流的年际变化过程也基本与降雨年际变化保持一致，但随着地域特征的不同差异也较大。根据实测水文资料的分析，各支流均出现连续两年以上的丰水年和枯水年，丰、枯水年循环交替出现，且其交替周期不太明显，枯水期的年径流总量约有110250亿左右，丰水期的年径流总量约有260400亿。从分析反映年际变化的参数变差系数得知，流域北部的大部分地区变差系数在0.40.5之间，而南部的大巴山一带变差系数均在0.35以下，尤其是在岚河源头区变差系数仅为0.25。2.5 暴雨及洪水特性汉江上游的洪水主要是由暴雨形成，且暴雨洪水均具有明显的季节性，出现的时序也有一定的规律性。一年中暴雨洪水多发生在7、8、9月份，发生的日期最早的在4月份，最晚的在10月份，但强度大的暴雨洪水多发生在69月。出现在4月份出现的洪水为桃花汛，其洪峰量较小；10月份出现的洪水因受梅雨的影响，偶尔会有洪水发生，但不会出现量级较大的洪水。据1959年的实测资料分析统计，洪峰大于10000的洪水发生有46次，其中有38次出现在79月份之间，且其洪量占全年洪水总量的80%左右。由于流域内具有坡陡山高、岩石透水性不好等地域地形特征，导致该地区洪水汇流速度极快，因此该流域洪水大多具有猛增猛落、洪峰尖瘦的特征。一般一次洪水过程约为35天，且较大洪水的洪量也很集中，最大24小时洪量约占3日洪量的一半。汉江上游地区暴雨洪水的年际变化也极不稳定，且流量变幅很大。如白河站的1959年的实测资料系列中，最大洪峰流量为31000，最小为2100，最大为最小的14.8倍；安康站的1959年实测资料系列中，年最大洪峰流量为20800，年最小洪峰流量为2450，最大为最小的8.7倍；石泉站的1945年的实测洪水资料系列中，年最大洪峰流量为14500最小为2560最大为最小的5.5倍。洪水发生在不同地区则具有不同的特点。洪水出现在洋县以上，这种洪水属于上游局部性洪水，例如1981年8月的洪水发生在宁强县、城固县、洋县等地，造成堤防溃决，农田、村庄淹没，山体滑坡、泥石流并发，造成交通通讯施设严重破坏，而且使得一些城镇厂矿被摧毁，经济损失非常严重。但是在河道削弱洪峰的作用下，当洪水到达安康断面以下时，洪峰流量答复减小，基本不会对该地区不会造成灾害影响；如果洪水来自于石泉、安康一带，这种洪水仅会使得安康及其下游地区遭受较为严重的洪水灾害；如果洪水在上游和下游同时发生，这种洪水会造成汉江干流的洪峰量沿着干流不断叠加，这种非常不利的时空分布与洪水组合会导致整个流域造成极为严重的灾害影响。2.6 流域泥沙特性汉江水量比较丰富，且泥沙含量不多，据白河水文站的泥沙统计，其多年平均含沙量为1.9，多年平均输沙率为1600。从泥沙的来源来看，汉江的泥沙主要产生于汉江两岸的低山丘陵区，由于该地区农业活动较为频繁，导致水土流失比较严重。从安康到白河之间的河段，该区间流域面积仅占整个流域的30%，但含沙量却占了其53%左右。而且输沙量的年内分配和年际变化的不均匀性都比年径流和降雨要大，输沙量的年内分配主要集中在510月份，其输沙量占全年的97%左右。对于年际变化，最大年输沙量为14800万吨，而最小年输沙量为1080万吨。2.7 人类活动对该流域水文特性的影响汉江上游兴建的水利工程较多，中、小型水利工程对汉江干流的水文特性不产生明显的影响，大型水利工程具有显著的防洪发电效益，而且会对干流的水文特性产生一定的影响，干流上石泉水库于1975年建成，控制流域面积23400，总库容5.55亿，装机容量13.5万；安康水库于1990年建成，控制流域面积35700，总库容33.4亿，装机容量80万，洪水经过水库调节以后，洪峰流量将大大减小，径流的年内分配比较均匀。这些水库建成初期，大量泥沙沉积在水库内，使得下泄泥沙大大减少，如石泉水库多年平均拦截1000吨左右的泥沙，安康水库的拦沙作用远比石泉水库显著。2.8 本章小结本章通过对汉江上游流域的总体概况以及降雨、径流、蒸发、洪水等水文特性方面对该流域的总体情况进行了详尽的介绍，为后文水文要素变化趋势的分析做好了铺垫，奠定了基础。