降雨径流污染（共3篇）
降雨径流污染 篇1
随着城镇化的快速发展,城区不透水面积比例不断增大,降雨径流污染逐渐成为城市地表水体水质恶化的主要原因[1]。国内外学者对降雨径流的污染特征做了大量研究[2,3],以探究诸如降雨特征、下垫面与降雨径流污染之间的关系。但是地表降雨径流的环境微生物效应却往往受人忽视,降雨径流不仅会携带氮磷营养盐等污染物进入水体恶化水环境,同时还会冲刷移运微生物进入水体,而微生物是水体自净能力的重要来源与驱动者[4—6]。有鉴于此,选择城市校园区典型下垫面为研究对象,考察了降雨径流中微生物、氮磷营养盐和悬浮颗粒物等多重环境效应,分析了下垫面和雨前干期对微生物指标的影响,并探讨了污染物的赋存形态以及相关性,以期为修复地表受纳水体和控制降雨径流污染提供理论指导。
1 材料和方法
1.1 研究区域概况
广州市地处中国大陆南部、广东省中南部、珠江三角洲北缘,位于典型亚热带季风区,雨量充沛,年均降雨量为1982.7 mm,年均降雨日为152 d。研究区位于广州大学城华南理工大学,校园占地面积约1.12 km2,校园因用地功能不同分为教学区和生活区,根据下垫面特点以及采样可操作性,选取生活区路面、教学区路面以及办公楼屋面3个典型下垫面,其中路面采样点为道路侧雨水篦子,屋面采样点为雨水竖排管出口。
1.2 有效降雨事件特征
2015年11月~2016年01月期间,对地表降雨径流进行收集,由于降雨事件的随机性以及采样操作的可行性,共获取5次有效降雨径流水样。研究期间在环境与能源学院楼顶设置JDZ-1型自记式雨量计,记录降雨相关特征见表1。
1.3 样品采集与分析
在降雨事件发生前,打开雨水篦子清扫附着沉积物,以免收集径流时沉积物随径流进入水样干扰分析结果。降雨事件发生后,在采样地点观察下垫面产流情况,自下垫面开始产流开始计时采样,采样容器为500 m L聚乙烯瓶。地表径流产生后30 min内每隔5min取1次样,30~60 min每隔10~15 min取1次样,60~120 min每隔20~30 min取1次样。由于降雨事件的随机性,若采样时径流中断,则待降雨强度变大地表径流恢复后继续采集样品。在采集样品的同时,使用秒表记录收集每瓶水样的时间。
径流样品立即送至实验室分析,在规定时间内进行各指标的测定。根据城市降雨径流特点,以微生物量和微生物活性表征降雨径流的自净能力,以总氮(TN)、总磷(TP)、溶解态氮(DN)、溶解态磷(DP)、氨氮(NH3-N)、悬浮物(TSS)和化学需氧量(CODcr)等水质指标表征降雨径流的污染程度。微生物量采用磷脂法表征[7];微生物活性采用荧光素双醋酸酯(FDA)水解酶活性表征[8],FDA液显色分析[9];颗粒物粒径分析采用激光粒度分析仪(Eyetech-Comb,Ankersmid,Holland);DN、DP采用0.45μm微滤膜过滤水样后测定;所有常规水质指标均按标准方法进行测定。
2 结果与讨论
2.1 降雨径流的微生物特征
生物净化效果主要决定于水体中悬浮微生物生物量与生物活性,评价微生物量与活性的方法有很多,本研究采用脂磷含量来表征微生物量,FDA水解酶活性来表征微生物活性。以2016-01-05、2016-01-10和2016-01-26三场降雨为例,统计其微生物指标事件平均浓度EMC值(表2),研究降雨径流微生物特征。
由表2可知,下垫面类型和雨前干期是影响降雨径流微生物量和活性的重要因素。同一降雨事件中,屋面径流微生物量的场次降雨平均浓度(EMC)分别是道路径流的1.89倍和18.10倍,FDA水解酶活性分别为1.36倍和1.64倍;雨前干期为5 d时屋面径流中微生物含量与微生物活性分别是雨前干期为2天的4.96和2.35倍,而雨前干期为5 d时路面径流微生物含量与微生物活性分别是雨前干期为2天的38.88和1.17倍。屋面雨水径流的微生物量和FDA水解酶活性EMC的算术平均值约为路面径流的3.04倍和2.19倍,表明屋面径流的自净能力强于路面径流,可能的原因在于:路面的清扫频率为2次/d,较高的清扫频率导致沉积在路面上的微生物更容易被清扫去除;而屋面雨水径流采集点为雨水竖排管,有研究[10]表明微生物容易附着在排水管道表面形成生物膜,屋面雨水形成径流冲刷排水管道会携带更多微生物。
2.1.1 降雨径流中微生物量的历时变化特征
分析不同时刻径流中微生物量,得到微生物时间变化曲线见图1和图2,由图可知:降雨径流中微生物量的变化特征与下垫面类型和降雨特征有关,屋面径流微生物量初始浓度较高,随降雨时间的延长微生物量逐渐降低,具有较明显的初始冲刷特征。而路面径流中微生物量在降雨事件中变化不大,基本在同一水平上下波动;屋面径流微生物量受降雨特征影响较大,以2016-01-10降雨事件为例,初期径流中微生物量较高,随降雨时间延长微生物量迅速降低,在地表产流后25 min和50 min左右发生降雨中断现象,而待降雨强度变大后采集的径流水样中的微生物量出现突然跃升,甚至高于初期径流微生物量,随后伴随降雨时间的延长,微生物量迅速回落至径流断流前的水平。
2.1.2 降雨径流中微生物活性的变化特征
降雨径流中微生物活性随径流形成时间变化曲线见图3,由图可知:降雨径流中的微生物酶活性随降雨时间延长的变化特征与下垫面类型有关;屋面雨水径流微生物活性具有较明显的初始冲刷效应,随降雨时间的延长生物活性逐渐降低并达到稳定值,而道路雨水径流的微生物FDA水解酶活性随降雨时间的延长并没有出现显著下降的趋势,而是在一定范围内上下波动;同一降雨事件下,不同下垫面径流FDA水解酶活性并不一致,道路径流微生物FDA水解酶活性均低于屋面径流,即屋面径流微生物具有更高的活性;
2.2 降雨径流水质
地表径流水质主要由污染物累积与降雨冲刷两个因素决定,雨前干期长度决定了污染物的累积程度,降雨强度决定污染物的冲刷程度。分别统计5场次降雨径流各下垫面的污染物降雨事件平均浓度(EMC),以地表水环境质量标准进行评价,详见表3。
由表3可知,各下垫面径流水质较差,主要超标污染物为TN、CODcr和TSS。路面径流水质污染程度高于屋面径流,教学区与生活区路面径流的CODcr的EMC平均值分别是屋面径流的3.00和2.31倍,TSS的EMC平均值分别是屋面径流的2.47和3.41倍,原因在于道路下垫面受车辆与行人影响,废气与扬尘积累量大,增加了径流水质的污染程度;另外,不同功能区道路径流水质也有差异,教学区道路径流TN高于生活区道路,研究表明城市地表径流氮污染的来源包括车辆尾气[11],教学区道路车流密度大,车辆排气带来的氮输入可能是造成教学区径流TN污染更严重的原因之一。
2.3 降雨径流中污染物的历时变化特征
降雨径流中污染物浓度随降雨历时发生明显变化,以2015-12-05、2016-01-10和2016-01-26三场降雨径流过程的水质变化阐述径流污染物随降雨历时的变化特征如图4~图6。由图可知,降雨径流初期污染物浓度较高,随降雨时间延长,污染物浓度总体上呈逐渐下降的趋势并最终趋于稳定值,具有较明显的初始冲刷特征。期间受瞬时雨强的影响污染物浓度可能出现突然上升,但随后浓度迅速回撤的现象。
图4中屋面径流的TN、TSS和COD峰值均出现在第一个水样,随降雨时间延长浓度迅速下降,具有较明显的初始冲刷现象;生活区道路径流TN、TSS和COD初始浓度较高,随后逐渐降低,径流形成后30 min达到峰值峰值,随后迅速回落逐渐下降至稳定值,原因是25~30 min内降雨强度变大,地表冲刷力度加大,污染物释放能力加强。图5中教学区道路径流TN、TP、TSS和TSS浓度随降雨历时的变化特征很相似,初始浓度即为峰值浓度,地表产流20~30 min污染物浓度突然上升,可能的原因为采样时段恰逢学生放学,受车辆与行人的干扰所致;屋面径流TN、TP、COD和TSS均随降雨时间延长呈现缓慢下降趋势,COD在25min和4 5 min出现剧烈升高,可能源于外界污染源瞬时排放,NH3-N随降雨历时浓度变化不大,说明降雨特征的变化对其影响较小。图6中2016.01.26教学区与屋面径流污染物浓度随降雨历时变化与图4情况较为一致,道路径流各污染物下降趋势比屋面径流要平缓,可能因为屋面汇水面积更大,径流量大因而水质更快稳定。
2.4 降雨径流中氮磷形态
降雨径流中的营养盐吸附在悬浮颗粒上成为颗粒态,颗粒态营养盐的生物利用程度低于溶解态,从而对受纳水体的影响也存在差异[12]。本研究以2015-12-03、2015-12-05与2016-01-05三场降雨事件为例,探究典型降雨径流中氮磷的赋存形态,结果见图7。
由图7可知,3种下垫面径流中氮磷赋存形态较为一致。径流中的溶解态氮排放约占总氮的百分数约为32.2%~77.8%,随着降雨时间的延长,径流中溶解态氮略呈下降的趋势,平均值为53%,这表明在降雨事件中,径流中的氮主要以溶解态存在;径流中溶解态磷排放占总磷的百分数随着降雨时间的延长变化程度不大,平均百分数约为21.8%,说明径流中磷排放以颗粒态为主。由此可知,溶解态氮和颗粒态磷是广州大学城校园区地表径流中营养盐的主要输出形式,这与Vaze等[13]对城市暴雨径流中氮磷排放规律的研究结果较为接近。
2.5 降雨径流中颗粒物特征
2.5.1 不同下垫面径流粒径分布
城市降雨径流中颗粒物的来源包括:路面磨损及老化、人为活动、大气干湿沉降、土壤侵蚀等。粒径是表征颗粒物最重要的参数,对降雨径流悬浮颗粒物进行粒径分析,不同下垫面径流中颗粒物的粒径分布见图8。
由图8可知:地表降雨径流中的颗粒物粒径受下垫面特征影响较大,不同下垫面径流中悬浮颗粒物的优势粒径段分布存在显著差异。教学区路面径流为小于5μm的微小粒径段,生活区路面径流为40~100μm粒径段,屋面径流为5~40μm粒径段;交通繁忙的教学区路面径流中的细颗粒(小于5μm)体积分数最大,与朱伟等[14]对镇江的研究结果较为一致;总体而言3个下垫面降雨径流中悬浮颗粒物都以粒径小于100μm的小颗粒物为主,体积百分比分别为79.29%、95.16%和98.75%,平均约为91.01%。Andral等[15]研究表明径流中90%颗粒物粒径<150μm,也有研究[16,17]表示,常规机械或人工清扫只对粒径大于250μm的颗粒物有效,而对细小颗粒物的去除效率很低。对降雨径流悬浮物粒径分布的研究表明,进入降雨径流的颗粒物以细小颗粒物为主,对小于100μm粒径的悬浮颗粒物应予以特别关注。
2.5.2 降雨径流中颗粒物历时变化特征
不同粒径颗粒物携带污染物的能力不同,对降雨径流中颗粒物历时过程变化进行研究有助于了解污染物的迁移过程,从而有针对性的采取控制措施来削减降雨径流中的污染物。以两场典型降雨事件为例,初探降雨径流中悬浮颗粒物排放特性。径流颗粒物粒径变化特征见图9,由图可知径流颗粒物历时变化特征受地表类型的影响较大:路面径流颗粒物输出变化特征不稳定,体积分数上下波动明显,这是由于路面为沥青材质,颗粒物在传输过程中容易残存在路面孔隙或低洼处,而降雨冲刷力度的改变致使部分颗粒物重新进入径流中;屋面材质为不透水瓷砖,汇水面积较大,径流容易汇集,颗粒物输出特征较为明显。整体而言,不同下垫面径流颗粒物粒径变化表现为:径流初期携带颗粒物以40~100μm粒径段为主,随降雨时间延长体积分数剧烈波动并呈下降趋势,而5~40μm粒径段颗粒物体积分数随降雨时间延长呈升高趋势。在降雨中后期径流颗粒物以细小颗粒为主,一方面可能是粒径较大的颗粒累计较少并且迁移时易沉淀,另一方面也与较小颗粒物更容易被冲刷移运有关。
2.6 径流污染物相关性分析
降雨径流中悬浮颗粒物可作为其他污染物的载体,研究降雨径流中TN、TP、COD与TSS浓度之间的关系,可以进一步确定其赋存形式。对TN、TP与TSS进行Person相关性分析,结果见表4。可以看出,TN与TSS的相关性在不同下垫面上差异性较大,屋面径流TN与TSS相关性较好,说明屋面径流中颗粒态氮比重较大,而道路径流TN与TSS相关性均较差,这可能与道路上TN的来源更容易受车辆交通、行人或其他因素所影响有关;各下垫面上TP与TSS的相关性良好,进一步说明了径流中磷的排放以颗粒态为主;COD与TSS相关性较好,说明了径流中悬浮颗粒是富集有机污染物的重要载体。
注:*在0.05水平(双侧)上显著相关;**在0.01水平(双侧)上显著相关。
3 结论
(1)不同下垫面降雨径流的环境效应差异较大,径流控制策略应有所区别。屋面径流的自净能力强,水质污染程度低。屋面雨水合理设置弃流量后可排入受纳水体,而路面雨水则应采取截流措施控制径流污染。
(2)降雨径流的环境微生物效应受雨前干期和下垫面的影响。雨前干期长,径流中微生物量高、微生物活性强。屋面径流中微生物量与微生物活性在不同降雨事件中均高于路面径流,说明屋面径流自净能力更强。
(3)溶解态氮、颗粒态磷和颗粒态有机污染物是径流污染物排放的重要输出形态。地表径流污染物随径流历时变化受下垫面、降雨特征以及环境因素的影响,径流初期污染物浓度较高,随径流时间延长浓度波动下降并趋于稳定值。
(4)随降雨径流迁移的主要是小于100μm的颗粒物,粒径较小的颗粒物更容易随径流迁移。路面和屋面径流中TSS与TP、CODcr均显著正相关,而TSS与TN仅在屋面径流相关性良好,去除悬浮颗粒物是控制径流污染的有效途径。
摘要：为探究地表降雨径流的多重环境效应,选择广州市某校园教学区路面、生活区路面和办公楼屋面3种下垫面对其降雨径流进行监测,分析了微生物量、微生物活性、氮磷以及悬浮颗粒物的变化特征,并探讨了下垫面和雨前干期对微生物的影响、径流中氮磷营养盐的赋存形态以及污染物间的相关性。结果表明:不同下垫面降雨径流的环境效应存在较大差异,应针对其特征制定不同的径流控制对策;下垫面和雨前干期是影响降雨径流中微生物的重要因素,屋面径流微生物量与微生物活性的事件平均浓度EMC是路面径流的3.04倍与2.19倍;溶解态氮和颗粒态磷是降雨径流中营养盐的重要输出形态,降雨初期氮磷污染物浓度较高,随降雨时间延长浓度逐渐下降并趋于稳定值;随降雨径流迁移的主要是小于100μm的颗粒物,相关性分析表明TSS与TP、CODcr呈显著正相关,去除悬浮物是控制降雨径流污染的有效途径。
关键词：降雨径流,环境效应,微生物,营养盐,颗粒物,屋面雨水
降雨径流污染 篇2
滹沱河为海河流域子牙河水系的主要支流,发源于山西省繁峙县五台山北麓,穿越太行山进人平山县境,东流至献县,全长587km.岗南水库位于滹沱河中上游干流上,坝址以上河长352km,控制流域面积15900km2,占滹沱河总流域面积的58%.岗南以上流域基本为山区,其中山西境内面积占岗南以上面积的70%,其余在河北省平山县境内.
作 者：冯秀英 赵平作者单位：冯秀英(河北省水文水资源勘测局)
赵平(河北省岗南水库管理局)
双柏县降雨径流特性分析 篇3
1双柏县自然地理及水文气象概况
双柏县位于云南省中部, 楚雄彝族自治州境内南部, 东经101° 03′~102°02′, 北纬24°13′~24°55′之间, 东与易门、峨山隔绿汁江相望, 南邻新平, 西与镇沅、景东和哀牢山脉为界, 北连楚雄, 东北与禄丰接壤。县城妥甸镇居县境偏北, 北距州府楚雄市鹿城镇58 km, 距省府昆明193 km。全县总面积4 045 km2, 现辖妥甸、大庄、法脿、鄂嘉、大麦地5镇以及独田、爱尼山、安龙堡3乡, 共82个行政村, 2个居委会。
双柏县境河流水系均属红河流域上游段的礼社江区域。境内的河流都流归绿汁江、礼社江后在三江口处汇合出境, 流入红河。 境内主要河流有礼社江、马龙河、绿汁江和沙甸河。其中, 礼社江为红河上游段, 马龙河、绿汁江均为礼社江左岸一级支流, 沙甸河为绿汁江右岸一级支流、礼社江二级支流。
双柏县位于哀牢山以东, 金沙江与红河流域分水岭南侧, 具有 “山川相间、峡谷纵横、高差悬殊、北水南流”的区域地貌特点。最高点为西部的大梁山, 海拔2 946 m最低点为三江口, 海拔556 m。 地处低纬度地带, 属亚热带高原季风气候, 处于南亚热带过渡区北缘, 气候温和, 冬无严寒, 夏无酷暑。光照资源丰富, 雨热同季, 干湿季分明。立体气候明显, 气候资源类型多样, 素有“一山分四季, 十里不同天”之说。
双柏县多年平均气温15.1℃, 最冷月平均气温8.6℃, 最热月平均气温19.4℃, 历年极端最高气温31.0℃, 历年极端最低气温-4.4℃。降水量偏少, 无霜期长, 多年平均无霜期274 d。多年平均日照2 359.4 h, 多年平均蒸发量为1 950.6 mm (20 cm口径) , 多年平均风速3.1 m/s, 最多风向为SW风, 多年平均雷暴日数57.1 d。主要气象灾害有干旱、大风、洪涝、冰雹、雷暴等。
2基本资料
双柏县河流均属于红河流域, 北部与金沙江一级支流龙川江相邻。
红河流域内水文雨量站点较多, 大多建于20世纪六、七十年代, 这些站点均隶属于云南省水文水资源局。其中, 双柏县境内的鱼庄河支流上设有鱼庄河水文站、马龙河支流上设有小龙潭水文站、绿汁江支流上设有董户村和鸦勒2个水文站。境内还设有14个雨量站。收集有这些站点自建站以来至2012年的流量、降水资料。 另外, 还收集有双柏县周边礼社江干支流、龙川江干支流上8个水文站、23个雨量站自建站至2006年的流量、降水资料以及双柏气象站自建站至2012年, 双柏县周边的巍山、南涧、禄丰、弥渡4个气象站自建站至2006年的降水资料。站点分布示意见图1。
上述各水文、雨量、气象站是此次水文分析的主要参证站。云南省水利水电勘测设计研究院及昆明院等勘测设计单位曾在礼社江、绿汁江、龙川江流域水利、水电规划设计工作中先后对各站基础资料从测验、整编及面上做过复核, 认为各站观测资料成果精度较高, 能够满足分析要求。
3水资源分区
根据《全国水资源综合规划》以及《云南省水资源综合规划》的分区成果, 双柏县处于西南诸河一级水资源区、红河二级水资源区、元江三级水资源区, 境内分属红河上段和绿汁江两个四级水资源区。根据双柏县境内河流水系分布情况, 此次在云南省水资源分区成果的基础上, 将双柏县划分为5个水资源五级区, 分别为礼社江干流Ⅰ区、礼社江干流Ⅱ区、马龙河区、沙甸河区、绿汁江干流区。水资源分区情况见图2。以下降雨径流计算主要以各水资源分区、行政分区为计算单元。
4降水
4.1测站降水
此次对双柏县境内的小龙潭、鸦勒2个水文站, 双柏岔河、王家村、鄂嘉、马龙厂、草坝子、六纳、黑甫冲、大庄、狮子口、下珠蚱、克田共11个雨量站以及双柏气象站插补延长后的年降水系列进行频率计算, 线型为P-Ⅲ型曲线, Cs/Cv统一取为2倍, 通过经验适线, 得到不同雨量站的Cv值, 与《云南省楚雄彝族自治州水文手册》的附图《楚雄彝族自治州年降水量Cv图》 (资料采用至1992年) 的Cv值相差不大, 推荐采用此次计算结果, 如表1所示。
4.2区域降水与高程的关系
双柏县境内河流均属红河流域, 并有多条干支流属于跨县境河流, 因降雨径流特性从上游往下游具有连续性, 因此分析降雨径流特性也应整体考虑;此外, 邻近有金沙江支流龙川江, 因县境内水文站点较少, 将龙川江干流上的楚雄水文站、支流紫甸河上的凤屯水文站都纳入了分析范围。因此, 为支撑此次降雨径流分析计算, 除分析双柏县境内各片区的降水高程关系之外, 还分析了县境外邻近河流干支流的降水高程关系。
各降水高程分析区域的划分, 对于双柏县境内, 考虑到鱼庄河、沙甸河雨量站点相对较多, 具备独立分析的条件, 因此单独分析这两个流域的降水高程关系, 其中鱼庄河的降水高程关系可代表礼社江右岸的不管河-旧丈河-鱼庄河-小江河一带, 沙甸河的降水高程关系可代表双柏县东北片区整个沙甸河流域及其邻近的洒利黑河等流域;其他区域由于站点不全集中在某个流域, 因此分别划分为双柏西南、双柏东南以及马龙河中上游, 其中双柏西南代表的是礼社江左岸支流茅铺子河、石板河、马龙河下游 (小沙河汇口以下) 、绿汁江右岸支流克田河、仓房河、清水河等流域, 双柏东南代表的是绿汁江右岸支流红栗河、他此河、者都河、底土河、河口河、邦三河等流域, 马龙河中上游则代表的是小沙河汇口以上的马龙河流域, 该区域属跨境区域, 在双柏境内可代表西北片区小沙河附近的流域。对于跨双柏县境及境外的河流, 如礼社江上段扎江、 绿汁江干流 (从源头至汇口) 、龙川江上游、龙川江支流紫甸河, 雨量站点均较多, 因此分别单独分析各自流域的降水高程关系。
各区域降水高程关系分析成果如图3、表2所示。由分析成果可知, 各区域的降水~高程相关关系较好, 相关系数除沙甸河流域外, 都能达到0.90以上, 而沙甸河流域的相关系数也接近0.90, 表明各区域的降水与高程之间的关系是具有一定的规律性的。
4.3区域降水统计规律
4.3.1多年平均面雨量
根据此次分析得到的各区域降水~高程关系分析成果, 按各分区所在区域, 按其流域平均高程查算得到面雨量。若水资源分区包含若干个降水高程关系区域, 则按照面积加权的方法统计得到。
4.3.2统计参数Cv、Cs/Cv值
降水量Cs/Cv值统一采用为2倍。
降水量Cv值采用两种方法进行计算, 方法一是根据《云南省楚雄彝族自治州水文手册》的附图《楚雄彝族自治州年降水量Cv图》 (资料采用至1992年) , 采用面积加权的方式计算得到;方法二是考虑各个雨量站的Cv值综合取值, 二者差别不大, 推荐采用方法二成果。各分区降水统计参数成果如表3所示。
5径流
5.1测站径流
水文站径流资料年限统一采用1960—2012年。涉及红河上游礼社江干流的大东勇、支流鱼庄河上的鱼庄河水文站、马龙河上的小龙潭水文站、绿汁江上的鸦勒水文站, 以及邻近金沙江一级支流龙川江上的楚雄水文站、龙川江一级支流紫甸河上的凤屯水文站。根据各水文站1960—2012年的径流系列按P-Ⅲ型曲线进行频率分析, 成果如表4所示。
5.2各分区径流统计规律
5.2.1多年平均径流
双柏县水资源主要由降水产生, 径流与降水关系密切。多年平均径流计算, 考虑研究该区域径流与降水、面积等因素的关系, 建立地区综合公式, 进而推算各分区的径流 (即地表水资源量) 。
表5为各水文站降雨径流分析成果, 是地区综合分析的基础。 其中流域平均高程根据GIS软件量算而得, 根据流域平均高程和前述分析的降水~高程关系, 可推求出面雨量。多年平均流量由前述的1960—2012年径流系列得到。
影响流域径流量的因素很多, 但最直接和明显的因素为集水面积和降水量。根据以上分析成果, 认为径流深不仅与降水量有关, 还与集水面积有关, 按各站径流深、降水量及集水面积成果进行二元幂函数回归分析, 经分析相关关系较好, 复相关系数为0.989, 分析得到的径流与面积、降水的关系成果如式 (1) 所示。
其中:R为多年平均径流深 (mm) ;
P为多年平均降水量 (mm) ;
F为集水面积 (km2) 。
各行政分区及各水资源分区的多年平均流量及水量, 原则上根据上述二元回归地区综合公式推求得到, 并对不合理之处进行微调。
5.2.2统计参数Cv、Cs/Cv值
径流Cs/Cv值统一采用2倍。
径流变差系数Cv值的确定, 同样采用地区综合法进行分析。
根据表5中各水文站的径流统计参数分析成果, 分别按降水与Cv、径流与Cv、集水面积与Cv进行一元回归相关分析, 成果表明, 双柏县境内及周边的径流Cv值与集水面积相关关系较差, 不予考虑。降水量、径流深与Cv值的相关关系较好, 其中降水量与Cv值的关系更好, 从点据分布的情况可以看出降水量与Cv值之间有较明显的变化规律, 推荐采用。
各分区的径流统计参数如表6、表7所示。
6降雨径流特性分析结论
根据双柏气象站1959—2012年降水资料统计, 5~10月降水量为805.4 mm, 占年降水的85.4%, 其中6~8月降水最为集中, 这3个月降水为515.1 mm, 占年降水的54.6%;11月至次年4月降水量为137.5 mm, 仅为年降水的14.6%。双柏县降水年内分布特征基本可以此为代表。
双柏县地处哀牢山脉东麓, 对于云南省夏季, 多为西南暖湿气流控制, 相对西南暖湿气流而言, 双柏位于背风坡, 因此双柏降水比相邻但位于哀牢山以西的景东、镇沅要小很多。需要注意的是, 双柏县虽位于西南气流的背风坡, 但境内地理环境复杂, 导致境内降水的空间分布复杂。从降水的空间分布上看, 双柏县降水量随海拔变化特征明显, 海拔越高, 降水量越大, 降水量在区域面上的分布特性大致趋势是由西向东递减, 降水高值区多出现在水汽来源大的迎风坡和高山区。全县境内多年平均面雨量927.9 mm, 降水量的年际变化不大, Cv值在0.20~0.23之间。从各行政分区降水量分布来看, 鄂嘉镇年降水量最多, 约为1 313 mm, 大庄镇降水量最少, 约为828 mm, 其余地区降水量在829 ~909 mm之间。
双柏县水资源主要由降雨产生, 全县境内多年平均地表水资源量94 167万m3, 全县多年平均径流深233 mm。按2010年全县人口与耕地指标统计, 人均水资源量5 884 m3, 高于全国平均水平。
从径流的年际变化来看, 径流量的年际变化存在较明显的地区差异, 其中位于礼社江右岸的不管河-旧丈河-鱼庄河-小江河一带 (鄂嘉镇) 径流年际变化较小, Cv值在0.17~0.27之间, 平均为0.23;其余地区均位于礼社江左岸, 径流年际变化较大, Cv值在0.57~0.67之间, 平均为0.62;丰、平、枯水年周期性交替变化。从径流的年内分配来看, 由于境内河流基本都是雨水补给水源类型, 径流年内分配与降雨年内分配情况基本一致, 主要集中在雨季, 尤以6~10月的径流量最大, 其中不管河-旧丈河-鱼庄河-小江河一带径流年内分配相对均匀, 6~10月约占全年总径流量的59.8%;其余地区6~10月约占全年总径流量的75.5%~79.4%。
从径流的空间分布上看, 全县径流深分布不均, 基本与该县降雨量的空间分布保持一致, 总体呈现出随海拔高程变化趋势明显, 海拔越高, 径流深值越大的趋势。县境内的5个水资源分区中, 礼社江干流Ⅰ区、礼社江干流Ⅱ区、马龙河区、沙甸河区、绿汁江干流区多年平均径流深分别为563 mm、189 mm、162 mm、162 mm、147 mm。礼社江左右岸径流深差异较大, 右岸不管河-旧丈河-鱼庄河-小江河一带 (鄂嘉镇) 高程较高 (1 700~2 100 m之间) , 雨量丰沛 (1 300~1 500 mm之间) , 径流系数较大 (0.60~0.65之间) , 径流深较大, 在800~900 mm之间, 全县降雨、径流深最高值出现在这一带的小江河支流纳嫩河, 其流域平均高程最高, 为2 041.5 m, 相应的面雨量、径流深也最高, 分别为1 428.8 mm、884.0 mm; 双柏县其他地区均位于礼社江左岸, 高程 (1 300~2 000 m之间) 、降水量 (700~1000 mm之间) 、径流系数 (0.15~0.35之间) 、径流深 (100~300 mm之间) 总体小于右岸, 全县径流深最低值出现在绿汁江流域, 该流域在双柏县境内流域平均高程为1 575.8 m, 面雨量为858.5 mm, 径流深为133 mm。
7结语
文章依托双柏县水资源综合利用规划项目, 根据收集到的双柏境内外的水文气象资料, 对双柏县进行水资源调查评价, 分析总结双柏县降雨径流时空分布特性。按照其降雨径流特性, 可为后续的水文分析计算奠定基础、提供依据, 从而得到合理的水资源配置方案, 使全县水资源供需基本平衡, 水资源可以得到有效保护及合理的开发利用, 对改善全县生活生产条件、促进当地经济社会发展有积极作用。
摘要：双柏县位于云南省楚雄州南部, 地处滇中腹地, 哀牢山脉以东, 金沙江与红河水系分水岭南侧。境内河流均属于红河流域。该文依托双柏县水资源调查评价, 根据收集到的双柏境内及其邻近区域的水文、气象、雨量站点资料, 分析双柏县及其周边区域降水随高程的变化规律, 据此分析境内各水资源分区、行政分区的多年平均面雨量以及降水统计规律。在降水分析的基础上, 根据地区综合分析方法, 分析各分区的多年平均径流以及径流统计规律。根据上述分析成果, 可总结得到双柏县多年平均面雨量、地表水资源总量、降水、径流的时空分布特性。
关键词：双柏县,降水,径流,水资源量,特性分析
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