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三峡库区航道雾情特征分析及其对通航的影响

2019-07-24 09:38:54 来源:长江重庆航道局

三峡库区山体水体交错的复杂地形造成库区航道多雾的气候特点,本文通过文献查阅、实测雾情资料分析并结合考察调研等,以探明三峡库区雾情分布特征及其对通航的影响。结果表明三峡库区航道由于其跨度长、地形复杂等因素,雾情月分布较为复杂,不同河段雾情月分布差异较大,但雾情日分布则呈现一定规律;雾情在地域分布上不同河段稍有差异;同时由于三峡蓄水时间还不够长,航道雾情的气候变化可能还没完全显现,还有待更长时间的观察和考证。

关键词:长江库区航道;雾情;时空分布

中图分类号:U698 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2017)04-0035-03

三峡库区河段航道属于山区航道,复杂地形造成了库区航道多雾的气候特征。三峡成库后航道等级提高,库区狗万官网量的不断增加,航道雾情对狗万官网的影响愈加明显。谢斌等为研究长江山区航道雾情时空分布特征,利用BP神经网络建立该航道雾情空间分布特征模型,划分出雾情等级较高的雾区;王林等则实现了长江山区航道上任意地点雾情等级插值;代娟等初步探究了山区航道雾情的时间分布特征。总之,三峡库区雾情特征还未有明确的结论,对航道的影响也尚未明晰,探明三峡库区河段航道雾情分布特征,对于减少航道雾情对狗万官网的影响具有重要意义。

本文利用长江重庆航道局布设在三峡库区航道上的雾情观测台资料以及文献调研资料,结合库区航道信息资料,对三峡库区航道雾情分布特征进行分析,进一步分析其对狗万官网的影响,以期为三峡库区的狗万官网安全和服务提供支撑。

1 三峡库区雾情资料概况

长江重庆航道局担负着长江干线兰家沱至鳊鱼溪全长597.2公里航道的全年维护、管理和信号指挥工作任务,目前设置29个雾情观察哨,平均20.8千米设置雾情观察哨一个,本文搜集了该29个哨点的观测资料进行雾情时空分布特征的分析。

航道部门雾情等级揭示与气象部门的《地面气象观测规范》有所区别,按照航道部门的通行指挥雾情揭示实施细则,将雾情分为3级:大雾(500m以下)、中雾(500-1000m)、轻雾(1000-1500m)分级记录。

2 库区雾情分布特征

2.1 时间分布特征

2.1.1 月分布特征

2.1.1.1哨点观测数据分析

三峡库区航道地形复杂,各段地理条件、气象条件各不相同,因而各月雾情分布也存在明显差异。根据雾情观察哨的资料,2011年、2012年全年雾情观察情况分月统计如下:

三峡水库建成后,据2011年1月至2012年12月雾情观察情况统计,平均计算全年雾日达到190余天,对船舶安全航行影响较大能见度不足1000米的中雾以上情况达85天。从图上可看出,长江干线兰家沱至鳊鱼溪河段航道雾情2、3、4、12月最多,1、10、11月次之,8、9月最少。三峡水库雾大多发生在冬春季节,其中2011年4月雾日天数,最多达到25天,中雾以上时间达14天,雾情持续时间较长,最长连续有雾时间达到近30小时。

不同观测点雾情的月分布差异较大,重庆的商王石至鱼嘴、涪陵的石沱至万州的财神石,基本是全年有雾,但不同河段雾情分布最多月份不同,具体如表1所述。

表1 雾情点的月分布情况

雾情点(自西向东)雾情分布时间雾情最多月份

商王石一鱼嘴全年11-3月

井祠沱一羊角堡10-4月1-2月

石沱一蔺市全年10-12月

清溪全年6-10月

千斤幽一戴家渡全年1-3月

忠县一财神石全年4-6月

白水溪一猴子石10-6月12-2月

2.1.1.2调查情况分析

通过考察座谈情况分析,三峡库区航道大雾在年周期内大多发生在秋冬季节,但有部分水域雾情在其它季节也会出现。

所调查的三峡库区航道雾情主要出现在秋冬季节,春季次之,夏季最少。最多的是11月份,其次是1、2、12月份、2-6月逐月减少,6-8月最少,8-11月又逐月增加。

针对不同河段的调查问卷,雾情出现的月份有明显差异:三峡库区大部河段冬季的12-2月最多,有部分河段春夏最多,如财神石;11、3月次之,1-8月最少,但是有些河段春秋季最多,如青石洞。

2.1.2 日分布特征

通常情况下,雾的日变化很明显,它与气温的日变化较为一致。通过分析各雾情点近三年的逐日雾情资料,可知长江航道上雾情的日分布情况如下:

(1)开始时间:雾在下半夜到清晨日出前(00-08时)形成的最多,占总数的50%;雾的浓度越大,开始形成的时间越早,小于500米的大雾98%是在早上8时前形成,2-4时形成的最多;500-1000米的中雾95%是在早上8时前形成,4-7时形成最多;1000-1500米的轻雾89%是在早上8时前形成,形成时间相对集中在6时前后。

(2)消散时段:雾消散时间一般在日出后至正午前,其中08-10时占总次数的50%;10-12时次之占总次数的21%。几种级别的雾消散时间基本一致,大雾相对落后一个时次,说明雾越浓,消散越晚。

(3)持续时间:统计了不同级别雾持续的时间发现:以持续0-4个小时的短雾为主(占总次数的48.6%);5-10个小时的中长雾次之(占总次数的41.6%),10个小时以上(不包括10个小时)的长雾,仅占总次数的6.8%)。一般来说,雾越浓,持续时间越长,近3年资料显示轻雾、中雾、大雾平均持续时一间分别为:1.4小时、5.4小时、7.0小时。

2.2 地域分布特征

2.2.1统计资料分析

通过对库区航道近三年年均雾情频次统计图可以得出,在重庆至奉节段,雾情出现最多河段是涪陵的石佗至石柱的财神石、明月峡雾区,一年中出现中雾次数大部在70-150次之间,大雾次数在30-50次之间;其次是奉节的大溪至青石洞、以及广元坝的大背角,出现中雾以上在30-60次,大雾15-30次;其他河段雾情分布相对较少,大部轻雾在50次以下,中雾30次以下,大雾15次以下。由于重庆航道局雾情资料统计标准不规范,所以统计数据只作参考,但是雾情分布趋势还是可信的。

2.2.2调查情况分析

通过对三峡库区航道的实地考察及调查问卷的进一步分析,针对库区航道雾情地域分布可获得以下调查结果:三峡库区两岸多为高山,航道雾情在地域分布上,不同河段稍有差异。一般是弯曲河段、支流岔道、回水湾区雾情较多,两岸高山相夹的狭窄航道雾情相对较少;涪陵至万州段是三峡库区雾情最多河段,其中忠县、黄花城、李渡等地较为严重;巫山以下雾情有所减少。

3 三峡蓄水后雾情变化对通航的影响

水库蓄水后,水位抬升,局部的气候也会发生改变。虞俊等(2010年)[4]通过分析研究认为库区的雾日数在近54年呈弱的上升趋势,但在21世纪初为明显的下降趋势,尤其是2004-2007年各站的雾日数表现为一致的显著逐年减少。黄志勇等(2012年)[5]等通过分析研究认为长江三峡库区西段年平均雾日数在蓄水后有明显的减少趋势,东段略有增加,持续12小时以上的极端大雾年平均日数在蓄水前后变化不大,连续3天以上的极端大雾年平均日数在蓄水后明显减少。这些研究成果显示,蓄水前后三峡库区雾情变化基本是减少的,不同级别雾的变化趋势存在差异,持续性雾无明显变化,连续几天的大雾减少明显。究其原因却基本一致认为:三峡蓄水对库区雾日的影响较小,归结为大背景的气候变化及城市化影响。

综合以上分析可以看出,前期的研究成果是建立在距离航道较远的气象站点上的,而且针对航道来说所选代表站较少,研究气候变化时可能对航道有一定的代表性,但是针对蓄水时间较短、而且局地性较强的航道雾情变化来说,缺乏代表性。因此从雾的形成原理分析,本文认为雾情变化更加复杂比较切合实际,这是因为:

(1)三峡蓄水后,重庆至大坝段水位抬升,水面扩大,致使航道上影响雾情的因素(温度、湿度、风及周边环境气象要素)均可能发生变化,如果变化倾向于对成雾有利一面,雾情就会增多,倾向于不利一面雾情自然会减少。如水体扩大调节了气温变化,冬季最低气温升高,在冬季主要靠辐射降温成雾的河段雾情可能减少,如果两岸有较高山体,蒸发雾可能增多(夜间山风流经较暖水面)。但是同样因为水面扩大,近地层粗糙度减小,江面风加大,对成雾又不利。

(2)一般情况下夏半年雾较少是因为夜间降温使水汽凝结的几率较小,但是由于水体增大,航道水汽条件更加充足,同样的降温幅度就可能使水汽达到饱和凝结,使成雾几率增大。

(3)重庆以上航道,三峡蓄水后其水位变化不大,因此雾情不应受蓄水影响,如有变化应是气候变化或其它原因所致。

4 结论

本文通过文献查阅、航道雾情台的雾情资料分析以及结合考察调查资料进行分析,对于三峡库区航道雾情的时空分布特征及其对通航的影响进行研究,初步得出结论有:

(1)三峡库区航道由于其跨度长、地形复杂等因素,雾情的月分布十分复杂。总的来说,三峡库区航道以冬半年雾情最多,夏季最少。但不同河段雾情月分布差异较大,且不同河段雾情最多月份不同,但雾情对于日分布特征则具有一定的规律。

(2)通过雾请观测点以及调查分析发现,雾情在地域分布上不同河段稍有差异,在峡谷河段、宽阔弯曲河段、雾情发生频率高,持续时间长,而两岸高山相夹的狭窄航道雾情相对较少。

(3)由于影响大雾形成的条件、因素复杂多变,蓄水使这些复杂的条件因素部分发生了改变,因而导致山区航道雾情变化也较为复杂。同时,对气候分析而言,三峡蓄水时间还不够长,航道雾情的气候变化可能还没完全显现,还有待更长时间的观察和考证。

参考文献:

[1] 谢斌,高嵩,初秀民,潘育明,刘怀汉. 基于神经网络和小波变换的长江山区航道雾情时空分布[J]. 中国航海,2015,(03):103-107+134.

[2] 王林,陈正洪,汤阳,孙朋杰. 长江山区航道雾情等级插值方法研究[J]. 长江流域资源与环境,2015,(02):346-352.

[3] 代娟,陈正洪,田树青,武泉,孙朋杰,白永清. 长江山区航道雾的时空分布特征分析[J]. 长江流域资源与环境,2015,(02):333-338.

[4] 虞俊,王遵娅,张强. 长江三峡库区大雾的变化特征分析及原因初探[J]. 气候与环境研究,2010,(01):97-105.

[5] 黄治勇,牛奔,叶丽梅,姚望玲,王佑兵. 长江三峡库区极端大雾天气的气候变化特征[J]. 长江流域资源与环境,2012,(05):646-652.


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