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乌江航道区域气象灾害风险研究

​裴兴云 牛迪宇 冀丹妮 陈蕾 金凡琦

贵州省气象服务中心,贵州贵阳,550002

摘要: 基于乌江流域33个气象站点逐日观测资料,分析了研究时段内乌江流域年降雨量、暴雨、大雾、大风时空分布特征,研究结果表明:流域平均降水量为1138毫米,4—10月降水来占全年87%为最多,6月是全年降水最多的月份;流域内10个水电站辖区面平均年降水量表明各地年降雨量分布不均,各电站辖区面平均年降水量相差较大;乌江流域年暴雨日为1—6天;流域内雾的空间分布存在很大差异,冬半年的10月—次年3月是雾天多发的时段;流域各地年大风日数为0.2-8.2天。影响贵州乌江航道通行安全的主要因子是能见度、大风和强降雨。
关键词: 乌江流域;降雨量;暴雨;大雾;大风;通航等级
DOI:10.12721/ccn.2023.157047
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引言

乌江是长江上游右岸的最大支流,发源于贵州省乌蒙山东麓,有南北两源。南源三岔河发源于威宁县境,北源六冲河发源于赫章县境,两源在化屋基汇流后始称乌江,沿途接纳猫跳河、偏岩河、清水江、洪渡河、郁江、芙蓉江等主要支流,在渝境内的涪陵注入长江,全长1037公里,平均比降2.05‰,流域面积8.79万平方公里。

乌江横穿贵州北部地区,在东北部出贵州进入重庆境内,贵州境内长802公里,平均比降2.5‰,流域面积6.7万平方公里。乌江河谷深切,河道弯曲,滩多流急,峡谷与宽谷交替出现,其中70%是峡谷,水位落差大,河道坡降陡,具有典型的山区河流特征。

随着国民经济的发展越发的依赖于交通的建设,其中航道运输作为交通运输重要组成部分,航道运输的安全越发的凸显其重要性,气象因数作为影响其运输安全的最重要因数,十分有必要开展针对性的研究分析[1-3]

本文拟选择影响乌江航道运输安全的降雨、雾、大风等气象因子,探讨它们的时空变化特征,建立适用于乌江流域的通航等级模型。以期为政府决策、灾害风险评估、灾害防御规划及工程的建设提供参考。

1 资料与方法

数据资料主要包含:乌江流域地理信息数据、乌江流域水电站信息、乌江流域33个国家气象站逐日气象资料及流域附近区域站资料。

乌江是我国水电基地,自上游向下游水电枢纽依次有:洪家渡(六冲河)、普定(三岔河)、引子渡(三岔河)、东风、索风营、乌江渡、枸皮滩、思林、沙沱、彭水和银盘(图1)。

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图1 乌江流域水电站分布情况

2 乌江流域气象灾害分析

2.1年雨量及暴雨时空分布特点

流域沿线33县站气候资料分析表明,流域平均降水量为1138毫米,多数年份降水在900—1300毫米之间。年降水的相对变率较小,一般在-20%—20%之间。降水主要集中在4—10月(图2),该期间降雨量平均为992毫米,占全年降水的87%。6月是全年降水最多的一个月,平均为216毫米,占全年降水的19%。

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图2 乌江流域降水量月变化曲线

流域内11个水电站辖区面平均年降水量表明各地年降雨量分布不均,各电站辖区面平均年降水量相差较大(图3)。降水量最多的区域在上游的南支流域三岔河,引子渡电站辖区和普定电站辖区年降雨量分别为1320mm和1305mm;三岔河和上游北支流域六冲河交界处的东风电站辖区年降水量为1212mm,属于降水量次多的区域;降水量最少的区域则是中游的乌江渡电站辖区,年降水量为1032mm,与三岔河流域年降水量相差近300mm。其余电站辖区年降水量在1100mm左右。

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图3乌江流域各电站辖区年降雨量

对乌江流域贵州区域内乡镇站逐日降雨量进行分析,计算了各乡镇站暴雨以上量级的雨日。分析发现乌江流域年暴雨日为1—6天,其中,三岔河流域、下游的沿河附近是暴雨多发的区域,年暴雨日达4—6天,其余区域年暴雨日相对较少,仅为1—3天(图4)。

从乌江流域大雨以上量级的雨日分布图(图5)可以发现,流域出现两个大雨中心,分别位于上游的三岔河流域和下游的思林到沙沱流域,年大雨日数达9—13天,个别乡站达14天,而上游的六冲河流域年大雨日数相对较少,仅有3—7天,部分乡站仅有1—2天,流域其余地区年大雨日数为7—9天。

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图4 乌江流域暴雨以上量级降雨日数

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图5 乌江流域大雨以上量级降雨日数

2.2 雾日时空分布

乌江流域地处低纬高原山区,地形地貌复杂,天气气候多变,大雾自然灾害多发,对交通运输存在极大安全隐患。根据贵州境内乌江流域沿线气象站历史气候资料分析表明,流域内雾的空间分布存在很大差异,上游六冲河中段大方和纳雍附近、中游开阳和余庆附近是雾天较多的区域,年平均雾日在30天以上,尤其是开阳附近和大方附近由于受地形影响雾日数高达100-170天(图6)。

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图6 乌江流域雾日空间分布

从时间上来说,乌江流域全年平均有雾日的站次为895,各月均有雾的出现,但冬半年的10月—次年3月是雾天多发的时段(图7),年平均出现587站次,占全年总站次的66%。

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图7 乌江流域雾日的月分布

2.3 大风时空分布特点

对于乌江流域来说,大风和暴雨同样属于小概率事件,流域各地年大风日数为0.2-8.2天,大风相对较多的区域主要在中上游地区(图8),并且主要出现在2-5月(图9),年平均出现61.5站次,占全年总站次的66%。

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图8 乌江流域大风日数分布

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图9 乌江流域大风日数各月分布

3 乌江航道天气通航等级

乌江属于长江上游支流,由于乌江流域通航时间为2017年初,通航时间较短,未收集到航运交通事故,也无交通管制信息数据,同时没有设置交通流量监测点,因此在参照长江干流通航等级标准,通过向海事局相关专家充分论证情况下,制定乌江航道的天气通航等级。

采用能见度、风(极大风速)、降水以及强对流天气的强度,将天气通航等级划分为适宜、有一定风险、风险较高、风险高、风险很高五个等级,分别以绿色、蓝色、黄色、橙色、红色表示。其中、最高气温只针对危化品运输船舶。具体划分见表1。

表1 天气通航等级

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4 结论

本文选取贵州乌江流域范围内33个气象国家气象站站点逐日观测资料,分析了研究时段内乌江流域年降雨量、暴雨、大雾、大风时空分布特征,得到了乌江航道通航等级,结论如下:

(1)流域平均降水量为1138毫米,4—10月降水来占全年87%为最多,6月是全年降水最多的月份;流域内10个水电站辖区面平均年降水量表明各地年降雨量分布不均,各电站辖区面平均年降水量相差较大,降水量最多的区域在上游的南支流域三岔河。

(2)乌江流域年暴雨日为1—6天, 流域有两个大雨中心,分别位于上游的三岔河流域和下游的思林到沙沱流域。

(3)流域内雾的空间分布存在很大差异,上游六冲河中段大方和纳雍附近、中游开阳和余庆附近是雾天较多的区域,年平均雾日在30天以上,尤其是开阳附近和大方附近由于受地形影响雾日数高达100-170天,冬半年的10月—次年3月是雾天多发的时段。

(4)流域各地年大风日数为0.2-8.2天,大风相对较多的区域主要在中上游地区,主要出现在2-5月。

(5)影响贵州乌江航道通行安全的主要因子是能见度、大风和强降雨,采用能见度、风(极大风速)、降水以及强对流天气的强度,将天气通航等级划分为适宜、有一定风险、风险较高、风险高、风险很高五个等级。

参考文献:

[1] 王俊超,彭涛,王清.乌江流域极端降水时空分布特征及重现期分析[J].暴雨灾害,2019,38( 3) : 267-275.

[2] 高红梅,严小冬,王丽.近50 a乌江流域降水气候特征分析[C].贵州省气象学会.2013年学术年会论文集.

[3]黄晓亚,陈喜,张志才,等.乌江流域降雨和径流的周期变化[J].四川农业大学学报,2014,28(4):475-479.