密云水库流域降水量与径流量特征分析

赵庆林

北京市密云水库管理处 北京 101500

密云水库介于北纬40°23′34″～41°03′30″、东经116°06′16″～117°30′24″之间，是北京重要的地表水型饮用水源地。密云水库所在流域地势西北高、东南低，属于暖温带半湿润半干旱大陆性季风气候。

1 密云水库流域降水量特征分析

利用密云水库1958—2014 年共56 年逐日雨量观测资料，进行降雨特征分析。

1.1 年际变化

从59a1958-2014 年的降雨量数据分析表明，每年的降雨量变化很大，但大部分都在多年平均值附近变化，并且是随机的。1984 年，水资源丰富，年总降水量达到了1335 毫米。1974 年，降水量为正常水平，全年的总降雨量为896mm。1966 年，全年降雨较少，总降雨量仅仅为491mm[1]。

1.2 年内变化

年度降雨量变化不像每年与每年之间那样随机，但是变化程度也非常大。在洪水季节（6 月至9 月），多年平均降雨量达到595毫米，约占全年的65%，这使降雨和洪水泛滥的可能性更大，降水量随季节变化而变化。流域的冬季降水占全年的6%，流域的春季20%；流域的夏季55%；流域的秋季占比19%，很不均匀。

1.3 降水量频率分析

通过调取从1958 年到2014 年连续56 年出现降水数据。通过频率计算和分析，使用P-Ⅲ型频率曲线进行调整，并使用Excel绘制年降水频率图[2]。见图1：

图1 1958-2014 年密云水库年降水量频率曲线图

2 径流量特征分析

2.1 年径变化

年径流量差异很大。密云水库的年径流量发生根本变化，雨季和旱季的水量变化很大。1958 年至2014 年，水库的平均径流量为491．05x105 立方米，是最丰富的年份（2010 年）。流量为1304．15x105 立方米，最高径流量。干燥（1982）为74．36x105立方米，最大流出量为最小流出量的17．5 倍。年径流量不仅以幅度变化大为特征，而且以持续干旱为特征。从1976 年到1982 年，水的丰度连续7 年不到平均标准的41%。从1988 年到1990 年，干水组的异常少于平均标准的35%，从1999 年到2002 年的少于平均标准的54%，从2006 年到2007 年较弱，低于平均标准的31%；风水组从1985 年至1987 年超过平均标准70%，从1994年至1996 年超过平均标准75%，从2004 年至2005 年超过平均标准32%。

2.2 丰水组和枯水组交替出现

从1976 年到1982 年，低水位组持续干旱7 年，从1985 年至1987 年，高水位组持续洪水3 年，从1988 年至1990 年，低水位组持续干旱3 年。从1994 年到1996 年，高水位连续3 年，从1999 年到2002 年连续4 年连续干水，从2004 年到2005 年连续2 年高水位。从2006 年到2007 年，连续两年低水位，高低水位交替[3]。

2.3 丰、枯水年交替出现

在前一年经历了丰年之后，后续一年为干旱年的比例为67%，二十一年一个周期过后，会出现平水年时期2 年，丰富水年时期大概5 年。

2.4 汛期与枯水期

水库的年径流量主要来自春季洪水（3 月至4 月）和夏季洪水（6 月至9 月）。春季洪水主要是冬季融化的雪，夏季洪水主要由雨水形成。3 月至4 月的平均水量相当于年平均水量的9%，6 月至9 月的平均水量相当于年平均水量的74%。连续的最小无洪水季节通常持续于10 月，11 月，12 月至次年1 月。2 月仅为一年中的17%，最大月份径流是8 月的一年的34%，最小径流是2 月，占全年总流量的0．9%，年度分布不均。

3 影响年径流的因素

3.1 多年平均年径流量的影响因素

水平衡问题主要体现在闭合流域内的多年平均年径流量方面。R 均=P 均一E 均，其为水平衡方程。多年平均年径流量R 是多年平均年降水量P 和多年平均蒸发量E 的函数。在区域一级，气候因素影响不大，因此长期平均年径流量受到影响。水平衡方程没有显示流域的自然地理对平均R 的影响，但是自然地理因素通过降水和蒸发间接影响了径流。

3.2 径流年内分配的影响因素

径流的年度分布主要取决于各种气候因素，以及诸如雨水开垦等自然和人为的调节因素。径流的年分布与年降水量分布密切相关。在春季新闻中，径流与温度和降雪量有关。

3.3 枯水期径流量的影响因素

枯季径流来自两部分，大部分来自上一时期的持水量，另一部分来自枯季的降水。集水区的蓄水能力主要受其基本因素影响，例如水库集水区的水文地质和土壤条件，并且在干水排放中起着重要作用。气候因素在干流径流中也起着重要作用，但是气候因素对干流径流的影响要比其潜在的地表因素弱得多。

4 结语

本文收集整理了密云水库流域1958-2014 年降水量与径流量的各项数据，对这些数据进行统计分析，最终通过计算得出如下结论：径流量年内分配具有明显的夏季丰水、冬季枯水、春秋过度的特点；年径流量以枯水年为主，丰水年次之，丰枯变化剧烈，年际变化较大，而且还存在连续枯水、连续丰水的情况；降水量在年际间变化呈波动态势，数值在其多年均值上下变化的年份居多，且无规律可循；降水量在年内的分配具有一定的规律，但极为不均匀。