四川新都降水資源評價

趙 燕，華國春

(四川大學水利水電學院，成都610065)

近年來，我國西南地區(qū)降水異常偏少，造成人畜飲水困難，農作物受損，給人們的生產生活帶來較大損失。本文通過研究成都市新都區(qū)降水量在時程和空間上的變化，評價該地區(qū)降水資源，為全面了解新都區(qū)降水資源提供科學依據。

1 區(qū)域概況

新都區(qū)地處成都市北郊，位于四川盆地西部，境內以平原為主，僅東南部受龍泉山脈影響略有突起。地勢西北高，東南低，從西北向東南傾斜，海拔平均高度為510 m，平均坡度2‰～3‰。境內河溪縱橫，水系發(fā)達，屬濕潤亞熱帶季風氣候。［1］

2 降水資源評價

2.1 降水資料分析

選擇實測資料可靠、系列長、能反映降水時程和空間分布規(guī)律的新都區(qū)境內及周邊附近的雨量站作為研究區(qū)域降水評價代表站。為提高各雨量資料的代表性，根據資料情況，采用算術平均法、比例法、相關法將各站雨量資料統(tǒng)一插補延長至1956—2007年，以滿足該地區(qū)降水資源分析的需要。［2］

2.2 新都降水量的空間分布特點

據資料可求得新都區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的多年平均年降水量值，并結合新都行政地圖做出新都區(qū)等雨量線?？梢姡露紖^(qū)各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的多年平均年降水量相差不大，因為地形、地貌、地質、土壤情況變化不明顯。

資料年限期內，根據新都區(qū)多年平均年降水量等值線圖分析，新都區(qū)降水量的分布與氣候、地形、地貌基本相應。多年平均年降水量在850.0～920.0 mm，降水量等值線走勢為南北向，全區(qū)最高值是最低值的1.08倍，差別不大。

2.3 新都降水量的時程變化

2.3.1 新都降水量的年際變化

2.3.1.1 年降水Cv值

全區(qū)按4個供水區(qū)域分析，4個代表雨量站分別代表區(qū)內4個灌區(qū)降水量情況。位于新都境內的新都站代表青白江灌區(qū)，石堤堰站代表府毗河灌區(qū)，龍泉驛站代表東風渠灌區(qū)，九尺鋪代表人民渠灌區(qū)。

年降水量變差系數Cv值反映了降水年際變化的劇烈程度，根據選用雨量站資料分析，區(qū)內年降水變差系數Cv值在0.20～0.25，四川省全省一般為0.15～0.25，新都區(qū)降水量的年際變化處于平均水平。

2.3.1.2 年降水變幅

年降水變化系數，即最大年降水量與最小年降水量的比值。經分析，全省范圍內年降水變化系數一般在1.5-3.4，區(qū)內年降水變化幅度居全省中偏高水平。

年降水量極值比的變化規(guī)律，與年降水量變差系數Cv值變化規(guī)律大體一致，年降水量極值比隨年降水量的增大而減小。年降水量變差系數Cv值大的地區(qū)，通常極值比也大;反之則小，兩者較為對應。

2.3.1.3 年降水豐枯年型統(tǒng)計

根據適線法確定面雨量頻率曲線的參數，得到不同頻率的設計值。［3］總體分布曲線選定為皮爾遜Ⅲ型。按各個雨量站設計值與實測值的對比關系，依照標準統(tǒng)計豐枯年型具體情況，并整理出頻率統(tǒng)計表。［4］

表1 豐枯年型頻率統(tǒng)計表

2.3.1.4 隨機水文分析

已知4個代表雨量站的多年平均降雨量資料，及它們代表的四個灌區(qū)的情況，用泰森多邊形法求新都區(qū)歷年年降水量系列。根據得到的新都區(qū)降雨量序列，可以做出新都區(qū)(1956—2007年)歷年降水量變化曲線。

20世紀60年代初期到60年代中期為相對多雨期，年降水量大都在1 000 mm以上;60年代后期到70年代前期為相對少雨期，年降水量在800 mm以下。此后降水量圍繞均值呈現上下波動至90年代，90年代后期以后，降水量除少數年份稍高于平均值883.7 mm外，大多數年份都在800mm以下，為相對少雨期。降水量總體上說有減少的趨勢。

圖1 新都區(qū)歷年降水量變化曲線圖

1)降水量的趨勢性

采用線性回歸、滑動平均、Man—Kendalll秩次相關檢驗法及Spearman秩次相關檢驗法對新都區(qū)歷年降水量變化進行趨勢檢驗和分析。檢驗中的顯著性水平 α 取 0.05。［5］

檢驗結果可知新都區(qū)降水量呈顯著的下降趨勢。

2)降水量的周期性

①功率譜分析

做出新都降水功率譜曲線，觀察到3個比較明顯的峰值，分別為k=1時，k=15時和k=18。這些k相應的T為周期，T=2 m/k。所以，T1=2×26/1=52 a;T2=2×26/15=3.5 a;T3=2×26/18=2.9 a。

周期T是否顯著，必須進行檢驗。首先判斷樣本序列總體譜類型。計算得到，r(1)=0.245089，ρcα=0.273243，r(1)＜ ρcα，則序列可能來自白噪聲，則總體譜取白噪聲譜，計算出白噪聲的標準譜?？芍?，周期T 3=2.9 a是顯著周期。

b諧波分析

觀察諧波分析曲線，并構造統(tǒng)計量進行顯著性檢驗，逐一檢驗出所有的顯著諧波，對應的j即為周期。此例中T1=2 a，T2=18 a。

c周期性分析總結

功率譜分析結果新都區(qū)降水量序列存在3個周期，分別為 T 1=52 a，T2=3.5 a，T3=2.9 a。其中周期T3=2.9 a是顯著周期。

諧波分析結果新都區(qū)降水量序列存在1=2 a和T 2=18 a的周期。

可見，周期分析一致性無法得到保證。降水量序列的時間尺度在時間域上的分布不均勻，具有顯著的局部化特征。

2.3.2 新都降水量的年內變化及季節(jié)變化

由于氣候、氣象要素有明顯的季節(jié)性變化，在相當大程度上決定了降水量年內分配的不均勻性。新都降水為典型的單峰型降水。［6］

夏季降水量最多，冬季降水量最少。春季和秋季的降水量也相對比較少。夏半年即5—10月的降水量占全年降水量的比例，各個代表雨量站幾乎一致，為87%～89%。新都降水季節(jié)分布具有冬干夏濕的特點。

3 結論及建議

3.1 結論

1)全球氣候變暖，太平洋厄爾尼諾現象加劇破壞了大氣結構，造成海洋季風無法登陸形成降雨，太平洋表層的熱流向東走，將熱帶水汽帶走，導致我國東部降水較多。與之相反，熱帶水汽減少，由南方進入到西南的水汽也偏少了。從大氣環(huán)流形勢看，入冬以來，南支槽偏弱，來自印度洋的西南暖濕氣流比較弱，致水汽供應不足，加之南方地區(qū)氣候對厄爾尼諾現象的響應滯后，西南地區(qū)容易出現降水減少。

2)從氣象的關聯(lián)因素上看，可能是地質因素的影響，如地震、斷層等。地質的影響是一個漸變的過程，因此，由地質因素所導致的降雨量逐年減少是可能的。

3)城鎮(zhèn)熱島效應不斷增強，地表溫度呈上升趨勢。

4)由于大面積植被遭到破壞，土壤含水能力差，水利設施蓄水功能大為降低，這些因素所能給當地帶來的水汽蒸發(fā)量也隨之逐年減少。由當地水汽蒸發(fā)所形成的降雨必然也在減少。

3.2 建議

包括7個方面:①加強公眾節(jié)水意識。②調整自來水價，要逐漸形成以節(jié)水和防治水污染為核心的價格機制③加強城市水資源的保護與管理。④提高廢污水的有效利用程度。⑤更新城市供水設施管網，減少漏失率。⑥加強水資源管理信息化建設，以滿足現代化水利建設要求。⑦發(fā)展和推廣節(jié)水器具。

［1］中國市政工程西南設計研究院.成都市新都區(qū)供水體系規(guī)劃［R］.成都:中國市政工程西南設計研究院，2008.

［2］繆韌.水文學原理［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.

［3］葉守則，詹道江.工程水文學［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［4］黃振平.水文統(tǒng)計學［M］.南京:河海大學出版社，2003.

［5］王文圣，丁晶，金菊良.隨機水文學［M］:第二版.北京:中國水利水電出版，2000.

［6］馮新靈.綿陽市降水資源的時空分布特點［J］.綿陽師范高等?？茖W校學報，1999，18(2):65-74.