巴州主要河流2021年春季来水趋势预测分析

魏 娟

(新疆巴音郭楞水文勘测局,新疆 库尔勒 841000)

巴州水文预报工作起步较晚,在近几年才开始实施。为了探索水文径流预报,现以2021年春季为例,对巴州主要河流来水情况进行趋势预测分析。

1 2020年水文气象年景分析

2020年巴州主要河流流域年降水量总体较常年偏少,年内分配与地区分布不均匀;年平均气温略偏高;各主要河流年来水量以及春、夏季来水量普遍偏少。

1.1 降水量

2020年全区各地年降水量总体较常年偏少,与历年同期相比:开都河大山口水文站降水量偏少2成左右,开都河黄水沟水文站降水量偏多2成左右;清水河克尔古提水文站降水量偏少4成左右;车尔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)巴州主要区域降雪量与历年同期相比:开都河流域巴音布鲁克一乡降雪量平均偏少7.3cm,巴音布鲁克二乡降雪量平均偏少10.1cm,巴音布鲁克三乡降雪量平均偏少8.6cm,巴音布鲁克水文站降雪量平均偏少9.5cm,开都河流域大山口水文站降雪量平均偏少0.5cm,清水河克尔古提水文站降雪量平均偏少2.3cm。

春季(3～5月)降水量与历年同期相比:全流域春季降水量总体较常年偏少,且时空分布不均。其中,开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;清水河流域克尔古提水文站偏少7成左右;车尔臣河流域偏少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)降水量与历年同期相比:全流域夏季降水量总体较常年略偏少。其中,开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;清水河流域克尔古提水文站偏少2成左右;车尔臣河流域偏少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。

实际降雨与历年同期对比见表1。

表1 巴州各主要河流水文气象站2020年降水量实况统计对照表

1.2 气温

2020年全区各地年平均气温略偏高。与历年均值相比:开都河流域气温偏高0.2～1.1℃;清水河流域气温偏高3.0℃左右(5月-9月),孔雀河流域气温偏高1.1℃左右;车尔臣河流域气温偏高1.4℃左右;

春季(3～5月)平均气温:与历年同期相比,全流域春季气温普遍偏高。其中,开都河流域气温偏高0.1～3.0℃;孔雀河流域气温偏高3.1℃左右;车尔臣河流域气温偏高2.1℃左右;

夏季(6～8月)平均气温:与历年同期相比,夏季气温偏高。其中,开都河流域气温偏高0.1～1.3℃;清水河流域气温略偏低1.1℃左右,孔雀河流域气温偏高0.8℃左右;车尔臣河流域气温偏高1.2℃左右。

以上详情见表2。

表2 巴州各河流水文气象站2020年气温实况对照表

2 2020年各主要河流水量概况

2.1 春季(3～5月)来水量

与历年同期相比:开都河大山口水文站来水量偏少22%左右,黄水沟来水量偏少8%左右,车尔臣河且末水文站来水量偏少29%左右,清水河克尔古提水文站来水量偏多2%左右。与上年同期相比:开都河大山口水文站来水量偏少9%左右,黄水沟来水量偏少12%左右,车尔臣河且末水文站来水量偏少28%左右,清水河克尔古提水文站来水量偏少71%左右;

2.2 夏季(6～8月)水量

与历年同期相比:开都河大山口水文站来水量偏多5%左右,黄水沟来水量偏多15%左右,车尔臣河且末水文站来水量偏少11%左右,清水河克尔古提水文站来水量偏多5%左右。与上年同期相比:开都河大山口水文站来水量偏少21%左右,黄水沟来水量偏少17%左右,车尔臣河且末水文站来水量偏少14%左右,清水河克尔古提水文站来水量偏少30%左右。

2.3 年来水量

2020年开都河大山口水文站来水量较历年相比偏少2%,较近十年相比偏少8%,较上年比较偏少28%。黄水沟水文站来水量较历年相比偏多18%,较近十年相比偏多11%,较上年比较偏少30%;2020年来水总的形式是峰小量大,与流域降水偏多的趋势一致。车尔臣河且末水文站来水量较历年相比偏多18%,较近十年相比偏少6%,较上年比较偏少16%;清水河克尔古提水文站来水量较历年相比偏少10%,较近十年相比偏少26%,较上年比较偏少38%。各主要河流水量见表3。

表3 2020年巴州各主要河流水量实况 流量:m3/s,水量:108m3

2.4 汛期洪水情况

2020年入汛以来,巴州境内流域各河流水量无明显上涨,也未发生较大洪水过程。其中,开都河流域6月河道来水量排历史同期最低,地下水水位下降,土壤相对湿度降低。全年无超警戒流量。

3 2021年春季、年水文趋势预测分析

3.1 预报方法

非汛期径流主要影响因子是前期大气环流因子、大气降水、前期径流量[1]。文章采用多元线性回归模型来进行预测预报。

模型表达:因变量y 如何依赖于自变量 x1,x2,…, xp和误差项 ε 的方程称为多元线性回归模型[2]。涉及 p 个自变量的多元线性回归模型可表示为:

Yi=β0+β1xi1+β2xi2+…+βpxip+εi

(1)

式中:β0、β1,…,βp为参数;ε为误差项的随机变量;y为x1,,x2,… ,xp的线性函数加上误差项ε;n为方程组个数。

对于 n 组实际观察数据(yi, x11,,x12, … ,x1p),(1=1,2,…,n),多元线性回归模型可表示为:

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

(2)

根据实测径流量资料系列,依据最小二乘法原理,使因变量的实测值与计算值之间的离差平方和最小,求得预报方程的常数β0、回归参数β1、β2……,将预报因子值代入预报方程,做出预报。

3.2 各主要河流年来水量

根据巴州各主要河流年径流特性,结合全区各雪情监测点冬季积雪状况以及气候条件综合分析。按照国家规定的洪水划分等级,预计2021年巴州各主要河流年内可能出现一般性洪水,预计:开都河大山口水文站2021年最大洪峰流量在450～600 m3/s之间,为一般性洪水;黄水沟水文站2021年最大洪峰流量在180～270 m3/s之间,为一般性洪水;车尔臣河且末水文站2021年最大洪峰流量在160～260 m3/s之间,为一般性洪水;清水河克尔古提水文站2021年最大洪峰流量在80～150 m3/s之间,为一般性洪水[3]。具体预测见表4。

表4 2021年巴州各主要河流年最大洪峰流量预测

3.3 春季(3～5月)水量

预计2021年各主要河流春季(3～5月)实测来水量将接近正常或略偏多。 开都河大山口站预测值为8.078亿m3,黄水沟站预测值为0.554亿m3,车尔臣河且末站预测值为1.378亿m3。开都河大山口水文站3～5月水量与历年同期相比偏多1%,与近十年同期相比偏少4%,比上年同期偏少3%,其中,3月份水量与历年同期相比偏多35%,与近十年相比偏多14%,比上年同期偏多2%;4月份水量与历年同期相比偏少5%,与近十年相比偏少9%,比上年同期偏少20%;5月份水量与历年同期相比偏少8%,与近十年相比偏少8%,比上年同期偏多14%。

黄水沟水文站3～5月水量与历年同期相比偏多37%,与近十年同期相比偏多12%,比上年同期偏多5%,其中,3月份水量与历年同期相比偏多87%,与近十年相比偏多50%,比上年同期偏多28%;4月份水量与历年同期相比偏多70%,与近十年相比偏多34%,比上年同期偏多5%;5月份水量与历年同期相比偏少4%,与近十年相比偏多19%,比上年同期偏少10%。

车尔臣河且末水文站3～5月水量与历年同期相比偏少5%,与近十年同期相比偏少32%,比上年同期偏少7%,其中,3月份水量与历年同期相比偏多20%,与近十年相比偏少12%,比上年同期偏多1%;4月份水量与历年同期相比偏少20%,与近十年相比偏少39%,比上年同期偏少42%;5月份水量与历年同期相比偏少10%,与近十年相比偏少28%,比上年同期偏少18%。

具体预测结果见表5。

表5 2021年3月～5月巴州各主要河流来水量预测

4 结 语

本次预报,主要是根据上年度径流情况和气候条件,将相关数值代入回归模型进行预测,预计2021年春季巴州各主要河流天然年来水量将正常或略偏多,各主要河流年内可能出现一般性洪水,开都河大山口水文站最大洪峰流量在450～600 m3/s之间,黄水沟水文站最大洪峰流量在180～270 m3/s之间,车尔臣河且末水文站最大洪峰流量在160～260 m3/s之间,清水河克尔古提水文站最大洪峰流量在80～150 m3/s之间,可供防汛抗洪进行参考。