桂江流域水文特性分析

GXF360 2018-04-10

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1 流域概况

1.1 地理位置

桂江流域位于广西东北部，东经 110°05′～110°29′，北纬23°28′～25°55′，流域面积为19 288 km2，地跨桂林、梧州两市。流域整体地形北高南低，西高东低，总趋势由西北向东南倾斜，水流由西北流向东南方向，流域形状两端狭小，中间宽阔，似菱形，主流沿河险滩较多，是一个地形复杂、地貌多样的地区。

1.2 气象特征

桂江流域北有越城岭作屏障，东有都庞岭为左翼，西有大瑶山脉为右翼，南方大量海洋气流沿河谷台地不断抬升，对造雨有利。流域属亚热带，气候温和多雨，地形的影响使桂江成为北方冷空气南下信道，雨季早，3月进入汛期。桂江上下游气候差异较大，下游梧州市附近年平均气温为21 ℃，上游桂林以上则只有18 ℃，极端最低气温桂林、兴安一带达-5 ℃，并有飞雪出现，下游则甚少见雪。

1.3 流域水系

桂江是珠江流域西江水系的主要支流之一，发源于广西兴安县西北部的猫儿山，主峰高程为2 141 m，为华南之巅。干流全长为426 km，流域面积为19 288 km2，河道平均坡降0.247%，河面宽平均200 m。河流自北向南流，由源头流至兴安县溶江镇与秦代修筑的沟通湘、桂二水的灵渠相连接，汇合灵渠后流至兴安县溶江镇称大溶江，大溶江汇合甘棠江进入桂林、阳朔一带称漓江，过阳朔后，流向东又折向南汇合恭城河、荔浦河后流至平乐县，平乐以下段河流称桂江，桂江与马江镇富群河汇合，经京南、倒水镇至梧州市汇入西江。

桂江有5条较大支流。桂林以上有甘棠江，流域面积为788 km2，在灵川汇入；阳朔至平乐有荔浦河和恭城河，流域面积分别为2 048 km2和4 323 km2，在平乐县城附近相继流入；平乐县至昭平县之间有思勤江，流域面积为1 778 km2，在昭平县城附近汇入；昭平至马江镇之间有富群河，流域面积为1 222 km2，在马江镇汇入。桂江流域水系见图1。

图1 桂江流域水系河流及其站点分布情况示意

桂江流域内已建大中型水库15座，控制流域面积为2 625 km2，占桂江流域面积的13.6 %。桂江开发规划建设6个梯级电站。

2 降水

2.1 降水量空间分布

桂江域降水量充沛，暴雨强度大且频繁，水灾多发。受地理位置、地形和气候条件的影响，桂江流域降水量空间分布不均衡。据桂江流域各代表站点多年平均降水量站点历年实测资料统计，空间分布上游较中下游多。流域上游代表站多年平均降水量约为1 890 mm，中游约为1 360～1 490 mm，下游约为1 620～2 016 mm。

2.2 降水量年内分配

桂江流域的汛期是在每年的3—9月。根据桂江流域的9个代表站点进行分析，多年平均降水量在1 400～2 000 mm之间，降水量年内分配极不均匀，最多年平均降水量可达2 015.8 mm。年内分配以5—6月最多，4—8月降水量占全年降水量的67%～71.5%。流域最大月降水量出现在6月，占全年降水量的16.1%～20.5%；最小降水量出现在12月，仅占全年降水量的2.4%～4.5%。连续最大4个月降水量出现在4—7月，占全年降水量的56.9%～61.8%。

2.3 降水量年际变化

降水量年际变化包括年际间的变化幅度和多年变化过程。年际变幅通常用年降水变差系数CV和最大年与最小年降水量比值来表示。桂江流域降水量变差系数CV在0.17～0.21之间，年际变化较小；最大年和最小年降水量的比值变化在2.0～2.7之间，年变幅也较小。由此可见桂江流域降水量年际变化稳定。各站点极差、极值倍比和变差系数见表1。

表1 桂江流域代表站点降水极差、极值倍比和变差系数统计

站名极差/mm极值倍比变差系数CV桂林1941.22.50.20阳朔1161.02.20.17恭城1117.72.20.19荔浦1118.82.20.18平乐1055.22.20.19昭平1645.22.30.20富罗1616.52.70.21京南1215.02.00.20

2.4 蒸发

通过对桂江流域代表站的水面蒸发资料(截止2015年，蒸发皿型号E-601)分析，多年平均蒸发量为845 mm，水面蒸发主要集中在5—11月，占全年的74.7%；连续最大3个月水面蒸发出现于7—9月，占全年的39.1%；连续最小3个月水面蒸发出现于1—3月，占全年的13.4%；月最大蒸发出现于7月，占全年的13.5%；最小月水面蒸发出现在2月，占全年的4.1%。

2.5 泥沙

根据桂江流域泥沙代表站点桂林、平乐、恭城、荔浦站1958—2012年的实测资料分析，流域内泥沙主要由降雨和洪水冲刷产生，输沙与径流量在时间变化基本一致，年际变化相应，年内分配不均匀。输沙量多集中在汛期，汛期输沙量占全年输沙量的90%～97.6%。流域内水沙对应关系的总体趋势是径流量大输沙量大、径流量小输沙量小，即：水大沙大，水小沙小，但是水与沙又不完全对应。桂江流域内不同时段河流输沙量有明显的差异，20世纪70年代和60年代相比，河流输沙量明显增加；20世纪80年代，河流输沙量呈明显下降趋势；20世纪90年代，呈明显上升趋势；21世纪初和20世纪90年代相比，荔浦站输沙增加1.1倍，其他3站均下降为90年代的3～6成。

3 径流

桂江流域径流主要来源于降水补给，有明显的季节性，其洪水均为暴雨形成，年最大洪水的季节分布与流域暴雨的季节分布基本一致，因此，流域径流的变化与降水存在明显的对应关系，即降水的时空分布决定了径流在空间、年内和年际分配的特征。

3.1 径流量空间分布

根据桂江流域各站径流系列及控制面积分析其空间分布。桂江各代表站点平均年径流深在826～1 473 mm之间，水量比较丰富；最大和最小年径流深比值为1.7，年径流量空间分布不均匀，北部较南部多。

3.2 径流量年内分配

桂江流域径流量主要在4—8月，占全年的68.5%～76.8%，连续最大4个月(4—7月)径流占全年的59.6%～68.2%。径流量汛期远远大于非汛期，可见桂江流域的径流年内分配不均匀，这特性和降雨量年内分配基本对应一致。

3.3 径流量年际变化

桂江流域径流量变差系数CV在0.21～0.31之间，年际变化较小；最大和最小年径流量的比值变化在2.50～5.36之间，年变幅较小。由此可见桂江流域径流量年际变化稳定，这一特性与降水一致。各代表站点径流极差、极值倍比和变差系数见表2。

表2 桂江流域代表站点径流极差、极值倍比和变差系数统计

站名极差/mm极值倍比变差系数CV桂林38.062.640.21阳朔65.662.610.22恭城37.774.020.26荔浦11.233.570.27平乐159.253.660.25昭平153.092.650.27富罗9.995.360.31京南164.112.500.26

4 流域的暴雨洪水分析

4.1 流域的暴雨成因和特点

桂江流域形成暴雨的大气系统主要是静止锋、切变线、低涡等影响。据流域代表雨量站点历年实测最大暴雨统计，历年最大1 h降水量在56.8～113.5 mm之间，历年最大6 h降水量在127.3～234.7 mm之间，历年最大24 h降水量在185.9～328.0 mm之间。流域暴雨量北部较南部大(见表3，截止2015年12月)。

表3 桂江流域代表站点历年实测最大暴雨统计 mm

站名1h6h24h雨量值出现年雨量值出现年雨量值出现年桂林113.52005199.52002283.22005阳朔77.41976132.71979232.62006恭城63.71999127.32002212.42002荔浦56.82005150.21967185.92006平乐101.61973137.81973250.42006劳村74.42006205.42008267.02012昭平93.51976234.71977328.02012富罗87.71987148.21994213.22002

4.2 洪水特性分析

桂江流域洪水的成因以暴雨洪水为主，洪水的规模取决于暴雨的强度、时空分布以及前期降水量，发生时间与暴雨出现的时间相同。洪水过程多呈单峰型，1次洪水过程2.5～4 d，其中涨水1.5～2 d，退水1～2 d。较典型的洪水过程有2015年11月发生的流域性暴雨洪水，各控制站点洪水水位过程线见图2和图3。根据流域内代表站点历年最大洪峰情况统计，洪水一般出现在汛期，年最大洪峰出现时间主要集中在4—7月，其中5—6月累计发生次数占全年的64.4%。年最大洪峰在非汛期出现的次数非常少，历年累计次数为18次，仅占总数的4%。