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显著影响,这些研究为理解三峡上游降雨与洪水之间的关系提供了坚实的基础。降雨的时空异质性对
流域产汇流的影响研究受到更多的关注 [18-20] ,但目前三峡水库雨洪研究中对降雨时空分布差异的考量
不足,这限制了对流域降雨洪水内在响应关系的深入认识。同时,目前也尚未量化降雨量级、降雨时
程差异以及降雨空间分布对洪水过程的影响。此外,鉴于洪水总量和洪峰流量是水文分析、水利工程
设计、水库调度优化的关键参数 [21] ,不同的流域降雨类型下,二者的驱动因子是否存在差异?这些均
是值得研究和探讨的。
因此,本文基于流域的雨洪资料,识别三峡次洪期间流域不同降雨类型及洪水过程,分析流域降
雨特征对洪水过程的影响,明确流域洪水过程的驱动因素,以利于深入理解长江上游洪水形成特征及
其变化机理,为长江流域以及类似地区防洪减灾提供科学依据。
2 研究区域与数据来源
2.1 研究区域 三峡水库作为国家重要的水利枢纽,自蓄水以来一直发挥防洪、发电、航运等多功能
作用。其位置位于湖北省宜昌市三斗坪,宜昌站上游约 44 km。寸滩站作为长江干流和嘉陵江(上游最
大支流)入汇后的第一个水文测站,常被选取为三峡入库的代表性测站。本文的研究范围为寸滩站以
上的流域范围,包括金沙江、岷江、沱江和嘉陵江流域 4 个子流域。流域对应的水文测站、雨量站地
理位置以及各子流域范围详见图 1。
图 1 研究区域概况
2.2 数据处理 本研究基于 2003—2020 年三峡水库寸滩站的实测日均流量数据,采用特定标准筛选
出场次洪水:洪水过程包含完整涨落,且有明显上升和下降部分,峰值流量应超过洪水季节的平均水
平 [22] 。依据这些标准,共识别出场次洪水 91 场,其持续时间为 7 到 30 天,峰值流量介于 17 500 至
74 000 m /s 之间,具有较好的代表性。降雨数据来源于同一时期长江上游雨量站的日均记录,通过泰
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森多边形空间插值 [23] 获取各流域的日均降雨特征。考虑到长江上游子流域的最大雨洪滞时不超过
[17]
50 h ,在计算场次洪水期间的降雨量时,将场次洪水时间段前推 48 h,以捕捉对洪水形成有实质影
响的降雨事件,并据此计算降雨特征,洪水过程特征及其流域对应降雨特征如图 2 所示。
3 研究方法
3.1 降雨特征指标 洪水的形成不仅与洪水来临前的基底流量有关 [24] ,而且与流域内的降雨强度、
雨量、降雨范围及落区密切相关 [25] ,且降雨中心在流域中的相对位置也会对洪水过程线的形态产生
显著影响 [4,6] 。为准确表征次洪期间流域降雨特征,选取了降雨量级指标用于捕捉降雨的总量和强
度,时程差异指标用于揭示降雨过程在时间上分布特征,而空间分布指标用于描述降雨在流域内地
理落区。
3.1.1 降雨量级指标 选取了场次洪水期间流域的累积面降雨量 P 、平均降雨强度 P 以及流域面降
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