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水 利 学 报

2025 年 5 月 SHUILI XUEBAO 第 56 卷 第 5 期

文章编号：0559-9350（2025）05-0576-11

三峡水库次洪期间降雨特征对洪水过程的影响

张 为 ，李 昕 ，翟少军 ，时玉龙 ，刘新波 ，董炳江 4
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（1. 武汉大学 水资源工程与调度全国重点实验室，湖北 武汉 430072；2. 智慧长江与水电科学湖北省重点
实验室，湖北 宜昌 443002；3. 中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心，湖北 宜昌 443133；
4. 长江水利委员会水文局，湖北 武汉 430010）
摘要：揭示降雨特征与洪水的内在关联对提高预报精度、优化水库调度和制定有效措施至关重要。为深化认识三
峡水库次洪期间降雨特征对洪水过程的非线性响应关系，本研究利用 2003—2020 年三峡入库寸滩站流量及流域降
雨数据，综合运用数理统计、K-means 聚类和随机森林模型，分析了降雨特征与洪水过程之间的相互作用。研究
发现：基于降雨驱动的洪水分类方法识别出寸滩以上流域具有 5 类降雨类型及其对应的洪水过程，该方法能有效
区分洪水总量、洪峰流量及涨落历时，适用于资料匮乏的流域。降雨量级和基底流量是三峡入库洪水主要影响因
素，贡献率分别占 48.45% 和 36.25%，降雨时程差异和空间分布的影响较小。基底流量是洪水总量和洪峰流量的
共同关键因素，贡献率在 20%～43% 之间，降雨变化对洪水总量和洪峰流量的贡献率并不一致。本研究增进了对
流域降雨特征及洪水形成机制的理解，为长江上游及类似地区防洪减灾提供科学依据。
关键词：三峡水库；场次洪水；降雨特征；时空分布；洪水分类
中图分类号：TV122 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20240392

1 研究背景

［1］
全球气候变暖导致长江上游极端降雨事件增多 ，这对长江流域的防洪构成了重大挑战。金沙江
下游梯级水库群蓄水后，三峡水库汛期的入库水沙集中于少数几场洪水过程 ，基于场次洪水水沙异
［2］
步运动特性的沙峰排沙调度，已然成为三峡水库减淤排沙的关键策略 。因此，密切关注入库场次洪
［3］
水对于三峡水库发挥防洪效益或开展沙峰排沙调度至关重要。
降雨是洪水形成的主要成因，其时空变化也对洪水过程有显著影响 ［4-6］ 。例如，在白盆珠水库流
域 ，大而集中的降雨，尤其是暴雨中心位于流域下游时，易引发灾害性洪水。而在紫荆关和阜平流
［7］
域，流域上游的降雨则导致洪峰出现的时间滞后 。人类活动和下垫面变化，加上降雨的不均匀分
［8］
［9］
布，导致场次洪水在量级、持续时间、峰型等多方面表现出高度差异性和复杂性 ，形成多种洪水类
型 ［10］ 。在这些因素中，降雨对洪水的贡献率通常也是最大的 ［11-13］ 。由于不同的降雨过程具有复杂性和
相似性，刘媛媛等 ［14］ 采用降雨动态时态特征识别进行小流域洪水预报，这也能反映出流域不同降雨类
型与形成的洪水过程具有内在的响应关系。可见，深入分析并量化降雨特征对洪水过程的影响，对于
理解雨洪形成机理、优化流域产流模型、指导流域防洪减灾 ［15］ 等具有重要意义。
在三峡入库雨洪分析研究中，学者们发现三峡上游暴雨洪水产流区与主要降雨区基本一致 ［16］ ，且
场次洪水的径流主要来源为金沙江、岷江和嘉陵江流域，同时降雨量级对洪水总量和洪峰流量 ［17］ 具有

收稿日期：2024-06-24；网络首发日期：2025-03-21
网络首发地址：https：/link.cnki.net/urlid/11.1882.TV.20250320.1417.002
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基金项目：国家自然科学基金长江水科学联合基金项目（U2040218）；中国长江三峡集团有限公司科研项目（0711633）；中国长江
电力股份有限公司科研项目（Q231100333654）
作者简介：张为（1979-），教授，主要从事水力学及河流动力学研究。Email：zw97082@126.com
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