河道型水库水动力特征与气候条件的响应关系

气候条件(降雨、气温)的变化对流域内水资源、河道、湖库的径流影响较大.河道型水库由于具有河道和湖泊的双重特点,受气候条件的影响则更为显著.本文以广东省梅州的河道型水库——长潭水库为例,耦合流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC,研究了河道型水库水动力特征(以水龄表征)与气候条件的响应关系.根据梅县气象站1953-2010年共58年的年均降雨量资料的频率分析,选取降雨量保证率分别为20%(丰水年)、50%(平水年)和90%(枯水年)年份的气候条件作为3种气候方案,对应的典型年分别为1992、1988和2004年,并将各典型年的日均降雨量和气温作为SWAT水文模型的输入条件,模拟了进入长潭水库各主要支流的日均变化过程.并将该流量过程作为长潭水库库区水动力模型的入流边界,模拟了各种降雨典型年情景下长潭水库的水动力变化过程.结果表明,长潭水库库区水龄沿程逐渐增大,呈指数增长的趋势,且受气候条件的影响很大.与丰水年相比,平水年、枯水年年降雨量分别减少了14%和49%,入库径流分别减少了23%和62%,水库出库坝址附近水龄分别增大了66%和247%,支流区域水龄增幅可达81%和290%左右,可见水库水动力特征受气候条件影响很大,而支流区域受气候条件影响更显著.不同气候条件下,河道型水库分别呈现出河道和深水湖泊的双重特性.丰水年时,坝址附近垂向上水体交换频繁,水龄均匀,呈现出河道的特性;平水年与枯水年时,坝址附近水体垂向交换较弱,逐渐呈现出深水湖泊的垂向分层特性.另外,流域分布式水文模型SWAT与环境流体动力学模型EFDC的联用,为弥补历史长系列高频监测资料的缺失,提高湖库水动力模型模拟的精度提供了有效的方法.