水电站作为重要的清洁能源来源之一，具有低碳、环保等优势，其建设和运营对于能源供应、洪水调节和水资源管理等具有重要意义。在电站运行过程中，依据流域气象特点，对大坝汛期时段的降水日变化特征进行分析，有助于预测洪水峰值、优化水库调度，并为区域农业生产活动安排、作物水分管理及防灾减灾提供科学依据。
近年来，随着高时间分辨率降水资料的应用范围逐渐扩大，降水日变化的研究日益受到关注。唐永兰等[1]对三峡库区蓄水前后夏季小时降水变化特征进行研究，结果表明，蓄水后小时降水量和降水频次减少，而强度增加；降水变化存在明显的地理分布规律，降水量、频次、强度在库区中北部增加，且多位于长江以北地区；降水量、频次在库区西南部减少，强度在库区中南部和西北部减弱，且多位于31° N以南。肖柳斯等[2]基于2013—2021年自动气象站逐5 min降水观测资料，分析广东汛期5 min极端强降水的时空分布和降水事件持续性特征，并与小时尺度极端降水进行对比，发现内陆地区降水系统的移速较沿海地区快，以广东西北部较快，导致该区域5 min降水率高，但小时阈值较低。王夫常等[3]研究指出，四川盆地降水具有明显的“夜雨”特征，其降水量和频次有相似的日变化特征，降水主要集中在夜间至清晨。邓德钰等[4]研究认为，夜间降水量峰值主要来自降水频次的贡献，在25 °N以北，降水量的峰值位相超前于降水频次1～2 h。
本文基于白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）、右岸（Ⅱ站）自动气象观测站2012年1月—2022年12月逐小时降水观测资料，采用统计分析方法，从降水量以及降水频次两个方面对该电站汛期（5—10月）降水日变化特征进行分析。旨在为金沙江下游相似气候区的农业生产活动和水资源高效利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
白鹤滩水电站位于长江上游的横断山脉深处，属于典型的河谷气候区域，拥有丰富的生态资源。该电站以发电为主，兼具防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。白鹤滩地区4—6月气温高达41 ℃，地表温度超过70 ℃，并受暴雨、大风等天气影响[5]。
1.2 研究资料
考虑到研究区降水特征代表性，分别选取两岸最靠近白鹤滩大坝的站点进行降水特征分析。选取2012年1月—2022年12月白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）自动气象观测站逐月平均降水观测资料，以及2019年—2022年汛期（5—9月）白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）、右岸（Ⅱ站）自动气象观测站逐小时降水观测资料为研究样本。重点从降水量、降水频次两个方面对该坝区汛期（5—10月）降水日变化特征进行分析。
1.3 研究方法
1.3.1 逐月降水量基本特征
月降水量表示当前月份累计降水量，月变化峰值时间定为月降水量出现最大值的时间（北京时间）。对Ⅰ站2012年1月—2022年12月逐月平均降水观测资料进行统计分析，得出汛期与非汛期降水量的占比情况，以及逐月降水量的时间分布特征。
1.3.2 汛期降水量、降水频次日变化特征
为分析有实际水文和农业意义的降水事件，将1 h内降水量≥0.1 mm的定义为有效降水。小时降水量表示当前时间的前1 h累计降水量，降水频次是全部有效降水小时数（小时降水量≥0.1 mm）在00：00—23：00（北京时间）的总和，日变化峰值时间选用日小时降水量和降水频次出现最大值的时间。规定北京时间20：00为日界，夜间降水和白天降水的具体划分如表1所示。
表1 降水名称划分 |
| 降水名称 | 时间范围 | 具体划分 |
|---|---|---|
| 夜间降水 （20：00—次日8：00） | 20：00—次日2：00 | 上半夜降水 |
| 2：00—次日8：00 | 下半夜降水 | |
| 白天降水 （8：00—20：00） | ||
| 8：00—14：00 | 上午降水 | |
| 14：00—20：00 | 下午降水 |
2 结果与分析
2.1 逐月降水量基本特征
对Ⅰ站2012年1月—2022年12月逐月平均降水量（图1）进行分析可知，该站降水常年集中在汛期（5—10月），汛期降水量占全年总降水量的93.3%，尤其在6—9月降水量明显偏多，其中，7月是降水量最多的月份，高达168.6 mm。非汛期降水量仅占全年降水量的6.7%，其中，12月降水量仅1.9 mm，为降水量最少的月份。这表明该区域降水资源高度集中于汛期，旱季水资源相对匮乏。
2.2 汛期（5—10月）降水量日变化特征
根据Ⅰ站、Ⅱ站2019年—2022年汛期（5—10月）逐小时降水量（图2），汛期降水量日变化表现为单峰值，主要集中在夜间。这种夜间主导的降水格局是金沙江下游河谷地区的显著气候特征。
根据汛期（5—10月）降水量日变化特征（表2），夜间降水量较多，且下半夜降水量多于上半夜。Ⅰ站汛期夜间平均累计降水量423.00 mm，占当天全部降水量的76.8%；Ⅱ站夜间平均累计降水量502.8 mm，占当天全部降水量的78.4%。其中，最多降水量时次出现在Ⅱ站4时，该时次汛期平均累计降水量为66.0 mm。白天降水量较少，且下午降水量少于上午。Ⅰ站汛期白天平均累计降水量127.9 mm，占当天全部降水量的23.2%；Ⅱ站白天平均累计降水量138.1 mm，占当天全部降水量的21.5%。其中，最少降水量时次出现在Ⅱ站13时，汛期平均累计量仅2.9 mm。这说明白鹤滩坝区汛期降水具有较强的夜间集中性，尤其是下半夜，而白天特别是午后降水较少。
表2 各时段汛期平均累计降水量及日占比 |
| 时段 | 累计降水量/mm | 日占比/% | ||
|---|---|---|---|---|
| Ⅰ站 | Ⅱ站 | Ⅰ站 | Ⅱ站 | |
| 上半夜 | 167.2 | 199.6 | 30.4 | 31.1 |
| 下半夜 | 255.8 | 303.2 | 46.4 | 47.3 |
| 上午 | 84.8 | 94.1 | 15.4 | 14.7 |
| 下午 | 43.1 | 44.0 | 7.8 | 6.9 |
2.3 汛期（5—10月）降水频次日变化特征
分析Ⅰ站、Ⅱ站2019年—2022年汛期（5—10月）逐小时降水频次（图3）可得，汛期降水频次日变化特征表现为单峰值，降水时段主要集中在夜间。Ⅰ站夜间平均年累计降水频次为280.9时次，占比68.8%；Ⅱ站为298.4时次，占当天全部降水量的69.7%。其中，下半夜降水频次多于上半夜，最多降水频次出现在Ⅱ5时，汛期平均累计频次出现32时次。白天降水频次较少，Ⅰ站汛期白天平均累计频次为127.3时次，占比31.2%；Ⅱ站为129.8时次，占比30.3%。其中下午降水频次少于上午，最少降水频次为Ⅰ站15时，汛期平均累计频次出现32时次（表3）。降水频次与降水量的日变化特征高度一致，均呈现夜间主导型，且降水量的峰值（4时）略超前于降水频次峰值（5时）1 h，这与邓德钰等[4]的研究结论相一致。
对汛期逐月白天各时段累计降水频次变化特征（图4）进行分析可得，7月白天累计降水频次最高，Ⅱ站达28.8时次，9月次之，5月、10月最少；9月白天上午累计降水频次最高，Ⅰ站、Ⅱ站各20时次，7月次之，5、10月最少；10月白天下午累计降水频次最少，Ⅰ站仅有3.3时次，9月次之，7月最多。这表明在汛期中后期（7月、9月），白天发生降水的可能性相对增加，尤其是上午时段，这可能与特定天气系统活动或局地环流发展有关。
3 结论与讨论
本研究选取2012年1月—2022年12月白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）逐月平均降水观测资料，2019年—2022年汛期（5—10月）白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）、右岸（Ⅱ站）逐小时降水观测资料，从降水量、降水频次两个方面对该电站坝区汛期5—10月降水日变化特征进行分析，得出以下结论。
（1）汛期夜间降水量偏多，夜间降水量占80%左右、降水频次占70%。下半夜降水量、降水频次均多于上半夜，最多降水量时次出现在右岸Ⅱ站4时，最多降水频次时次出现在Ⅱ站5时，降水量的峰值位相超前于降水频次1 h。
（2）汛期白天降水量偏少，占20%左右、降水频次占30%。下午降水量、降水频次均少于上午，最少降水量时次出现在Ⅱ站13时，最少降水频次出现在Ⅰ站15时。其中7月白天累计降水频次最高，9月次之；9月白天上午累计降水频次最高，7月次之。
本文基于白鹤滩电站大坝左岸（Ⅰ站）、右岸（Ⅱ站）自动气象观测站近年逐小时降水观测资料，采用统计方法，从降水量、降水频次两个方面对白鹤滩电站汛期（5—10月）降水日变化特征进行分析。未来可结合具体作物需水规律，建立基于降水日变化特征的水库—农业协同优化模型，为进一步提升区域农业水资源利用效率和防灾减灾能力提供参考。