Page 104 - 2025年第56卷第10期

2.2 数据 本文收集了寸滩、武隆和宜昌水文站的日流量数据，以及三峡库区集水区气象站的日降水
和气温等数据，用于驱动水文模型，重构不受三峡水库运行影响的坝下游天然流量。此外，为计算长
江经三口流入洞庭湖的总流量，收集了新江口、沙道观、弥陀寺、康家岗和管家铺五个水文站的月流
量数据。同时，收集了沮漳河上河溶站的月流量数据及清江流域气象站的月降水数据，用于基于统计
模型进一步重构不受三峡水库运行影响的三口总入湖流量。洞庭湖流域内，收集了湘潭、桃江、桃园
和石门四个水文站的月流量数据，用于计算湘、资、沅、澧四条主要支流汇入洞庭湖的总流量。四条
主要支流外其它小支流的入湖水量，用洞庭湖其它集水区（图 1）的面平均雨量来表征。洞庭湖湖区，
收集了南咀、小河咀、营田和鹿角四个站点的月水位数据，用于构建不同湖区水位与影响因素之间的
关系。其中，南咀站和小河咀站位于西洞庭湖，营田站位于南洞庭湖，鹿角站位于东洞庭湖。本文所
收集的水文数据来自于长江水利委员会水文局，气象数据来自于中国气象数据网。

3 研究方法

本文首先运用新安江模型 ［26］ 和马斯京根汇流演算方法 ［27］ 重构 2003—2022 年不受三峡水库运行影
响 的 坝 下 游 宜 昌 站 的 天 然 流 量 。 基 于 重 构 的 该 流 量 ， 运 用 GAMLSS（Generalized Additive Models for
Location，Scale and Shape）模型 ［28-29］ 进一步重构 2003—2022 年不受三峡水库运行影响的三口总入湖流
量，然后通过与同期实测三口入湖流量比较，来量化三峡水库运行对三口入湖流量的影响。此外，本
文还通过构建洞庭湖不同湖区水位与影响因素（包括三口入湖流量等）之间的关系，来进一步量化三峡
水库运行引起的三口入湖流量变化对洞庭湖不同湖区水位的影响。
3.1 水文模型重构坝下游天然流量过程 为准确量化三峡水库运行对三口入湖流量的影响，本文首先
运用新安江模型和马斯京根汇流演算方法来重构不受三峡水库运行影响的坝下游宜昌站的天然流量过
程。如图 1 所示，宜昌站天然流量可以看成是由寸滩站、武隆站来水及三峡库区集水区产生的流量三
部分构成：
ic （1）
Q' yc = Q' ct + Q' wl + Q TGR
式中：Q' yc 为不受三峡水库运行影响的宜昌站天然流量；Q' ct 和 Q' wl 分别为寸滩站和武隆站排水经河道汇
流至宜昌站的流量；Q TGR 为三峡库区集水区产生的流量。对于 Q' ct 和 Q' wl ，本文采用马斯京根汇流演算
ic
方法计算获得。以寸滩站排水的河道汇流演算为例，Q' ct 的计算公式如下：
Q' = C 1 Q' + C 2 Q + C 3 Q （2）
t
t
ct， + 1 ct， t ct， t ct， + 1
式中：Q' 和 Q' 分别为第 t + 1 和第 t 时刻从寸滩站经河道汇流至宜昌站的流量；Q 和 Q 分别
t
ct， + 1 ct， t ct，t ct，t + 1
为第 t 和第 t + 1 时刻寸滩站的流量；C 1 、C 2 、C 3 为各项系数，计算公式如下：
ì ∆t - 2KX
ï ï C 1 = 2K (1 - X ) + ∆t
ï
ï
ï
ï
∆t + 2KX
ï ï
í C 2 = 2K (1 - X ) + ∆t （3）
ï ï
ï )
ï
ï 2K(1 - X - ∆t
ïC 3 =
ï ï 2K (1 - X ) + ∆t
î
式中：K 和 X 为马斯京根汇流演算方法的参数；∆t 为实测流量数据的时间步长，本文中为 1 d。
对于三峡库区集水区产生的流量 Q TGR ，本文采用新安江模型模拟获得。新安江模型十分适用于湿
ic
润 及 半 湿 润 地 区 的 降 雨 径 流 模 拟 ， 已 在 国 内 外 得 到 广 泛 应 用 。 新 安 江 模 型 的 更 多 内 容 参 考 文 献
［26，30］。
对于新安江模型和马斯京根汇流演算方法的参数，本文采用粒子群优化算法 ［31］ 计算。选用宜昌站
1970—1990 年的日实测流量数据对模型参数进行率定，1991—2002 年的日实测流量数据对率定后的模
型进行验证。模型模拟效果采用纳什效率系数（Nash-Sutcliffe efficiency coefficient，NSE）和确定性系数
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