平原區(qū)小流域降水量變化特征分析

張新潮

（河北省衡水水文水資源勘測局，河北衡水053000）

1 朱家河流域概況及監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)情況

朱家河流域?qū)俸馑幸粋€(gè)小區(qū)域，位于深州市中南部，控制流域面積150 km2，耕地總面積1.06萬hm［1］，為平原區(qū)小面積降水徑流研究區(qū)域。

該流域大陸季風(fēng)氣候特點(diǎn)顯著，屬半濕潤、半干旱暖溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)。四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬季寒冷少雪。年平均氣溫12.6 ℃，1月份最冷，平均氣溫為零下4 ℃，全年無霜期191d，日照時(shí)數(shù)2616.8h［1］。土壤結(jié)冰期從11月中旬至來年的3月中旬。種植作物主要是冬小麥、夏玉米。

朱家河流域?qū)偈蚯鄥^(qū)，西至四干渠，南至四干一分干渠，東至衡榆公路，北至石津灌渠。流域內(nèi)有8個(gè)降水量監(jiān)測站點(diǎn)，均勻分布于區(qū)域內(nèi)，布局較為合理，具有一定的代表性。

8個(gè)站點(diǎn)中，下博、東景萌、西陽臺(tái)、西辛莊4個(gè)站點(diǎn)從1978年開始進(jìn)行汛期逐日監(jiān)測，1989年后改為常年監(jiān)測；大寺李和北榆林2個(gè)站點(diǎn)分別從1979年開始進(jìn)行汛期逐日監(jiān)測；石槽位、河蘭井2個(gè)站點(diǎn)從1983年開始進(jìn)行汛期逐日監(jiān)測。

2 水變化特征分析

朱家河流域降1978～1988年共11a的流域年及汛期平均降水量成果為《河北省中部平原水文水資源特性研究》［1］中的數(shù)值，其他年份沿用該書計(jì)算方法，用泰森多邊形法求出各雨量站代表該流域的降水系數(shù)，然后根據(jù)各站、降水系數(shù)計(jì)算流域平均降水量。

2.1 降水特征值統(tǒng)計(jì)

頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型曲線。利用1978～2010年降水量成果計(jì)算平均值。均值為算術(shù)平均值，在同步系列適線時(shí)，均值未進(jìn)行調(diào)整。變差系數(shù)Cv值確定：第1次適線采用計(jì)算值，當(dāng)點(diǎn)據(jù)擬合不好時(shí)，對Cv值進(jìn)行調(diào)整。對系列中出現(xiàn)的特大特小值，在適線時(shí)一般不做處理［2］。由于降水量相對穩(wěn)定，Cv值在地區(qū)分布上差別不大，一般在0.2～0.4之間。偏差系數(shù)Cs取值一般用Cs/Cv值來反映。Cs/Cv的選用值以最佳適線值為準(zhǔn)，一般取0.5的倍數(shù)［3］。

朱家河流域年、汛期降水量特征值統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 朱家河流域年、汛期降水量特征值統(tǒng)計(jì)

2.2 降水季節(jié)變化特征

選取朱家河流域內(nèi)東、中、西4個(gè)常年站1989～2010年資料，繪制各站年內(nèi)月平均降水量變化過程線，見圖1。

從圖1看出，朱家河流域年內(nèi)降水分布呈山峰狀，7月份降水量最大，且以7月份為中心，向年尾、年頭依次交替遞減。年頭坡小、年尾稍大，中間最陡，說明流域內(nèi)年內(nèi)降水量分布極不均勻。通過資料（1978～2010年降水序列）分析，7月份流域平均降水量占全年降水量的29.4%，汛期（6～9月）降水量占全年降水量的76.8%，年內(nèi)降水量明顯分布不均。

選取流域內(nèi)豐水年份和枯水年份降水量資料，分別計(jì)算汛期（6～9月）所占年降水量的比率，豐水年份和枯水年份分別為78.1%和73.7%，說明枯水年份降水量年內(nèi)分布略好。

為更好地了解流域內(nèi)四季降水量情況，繪制了朱家河流域季節(jié)降水量統(tǒng)計(jì)表，見表2。

表2 朱家河流域年內(nèi)降水量統(tǒng)計(jì)

由表2看出，朱家河流域春季和秋季降水量基本相當(dāng)，夏季和冬季降水量相差極大，原因是夏季由于太平洋副熱帶高壓脊線北移，促使西南和東南洋面上暖濕氣流向本區(qū)輸送，成為主要降水季節(jié)；冬季受極地大陸性氣團(tuán)控制，天氣寒冷、干燥少雪［2］；春季和秋季處于冬、夏之交，正處在兩種氣候交替變化的過度時(shí)期，降水量不大也不小。

2.3 降水年際變化特征

根據(jù)朱家河流域降水量計(jì)算成果，繪制了流域年、汛期、非汛期降水量過程線圖，見圖2。從圖2可以看出，流域內(nèi)多年平均降水量基本持平，并無增大和減小；汛期（6～9月）降水量有減小的趨勢，非汛期降水量呈增長趨勢，年內(nèi)降水量差異在減小，其中1983年、1997年、2003年三個(gè)年份年內(nèi)非汛期降水量已非常接近或超過汛期降水量。

從表3中可以看出，各站年均變幅［4］最大值都接近最小值的3倍，流域平均降水在243.0～701.3mm之間，最大與最小相差458.3mm，說明降水量年際變化差異很大。在從年內(nèi)各月變幅來看，多年中月降水量也存在著很大的差異，尤其表現(xiàn)在汛期，7、8月份最為突出。

表3 朱家河流域降水量統(tǒng)計(jì)表

由于朱家河流域面積較小，各站年內(nèi)降水量基本相差不大，本次采用流域內(nèi)計(jì)算平均降水量成果來分析降水的年際變化，見圖3。

圖3看出，1978～1996年，2003～2010年兩個(gè)階段模比系數(shù)差積曲線［5］總體呈上升趨勢，說明降水量總體呈增長趨勢，特別是在1989～1996年期間，模比系數(shù)差積曲線上升趨勢明顯，說明降水量明顯豐富；1997～2002年模比系數(shù)差積曲線下降趨勢明顯，說明降水量有明顯減小趨勢。

從圖3還可看出，流域內(nèi)降水有明顯的3～5a的小周期變化。對流域降水進(jìn)行豐枯統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：頻率小于37.5%的為豐水年，頻率37.5～62.5%為平水年，頻率大于62.5%為枯水年［2］。1978～2010年，流域內(nèi)降水豐水年份出現(xiàn)13次，占39.4%；枯水年份出現(xiàn)14次，占42.4%；平水年份出現(xiàn)6次，占18.2%。數(shù)據(jù)顯示，朱家河流域豐、枯年份出現(xiàn)次數(shù)相當(dāng)，而且出現(xiàn)次數(shù)較多，占總年份的81.8%，也說明流域內(nèi)年際降水量變化差異很大，勢必對本區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不利危害。

2.4 降水空間變化特征

從表3看出，下博站多年平均降水量最大，其次是東景萌站，最小為西陽臺(tái)站，說明流域內(nèi)多年平均降水量東部最大，自東向西依次減少，在西北西辛莊站一帶，降水量又有所增大。從月變幅、日最大降水量統(tǒng)計(jì)來看，一般較大的月、日降水都在流域西部出現(xiàn)，年最大降水量出現(xiàn)在流域東部。

從多年月均降水變幅來看，流域西部變幅相對較大，東部較??；從年均變幅來看，中、東部變幅最大，變幅都在520mm左右，西部西陽臺(tái)站變幅最小為421.3mm，西北部西辛莊站變幅稍大為463.5mm。

3 結(jié)語

朱家河流域面積不大，降水空間分布還算均勻，多年平均降水差異在40.5mm，降水量自東向西逐漸減小，在西北一帶降水量又有所增大。降水量年際變化差異較大，最大年降水量接近最小年降水量的3倍。降水有明顯的3～5a的小周期變化。降水量年內(nèi)分布不均，主要集中在汛期（6～9月），占全年降水量的76.8%。流域內(nèi)總體降水量并無增減，汛期降水量有減小趨勢，非汛期降水量呈增長之勢，年內(nèi)降水差異在縮小。初步分析結(jié)果可以為本區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及小流域降水產(chǎn)流、徑流研究提供一定的依據(jù)。

［1］河北省衡水水文水資源勘測局.河北省中部平原水文水資源特性研究［R］.2000年.

［2］河北省衡水水文水資源勘測局.衡水市水資源評價(jià)報(bào)告［R］.2006.

［3］時(shí)振閣.唐山市降水量序列變化規(guī)律分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2010（1）:165.

［4］梁川，侯小波，潘妮.長江源高寒區(qū)域降水和徑流時(shí)空變化規(guī)律分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2011（1）:57.

［5］王樹謙，陳南祥.水資源評價(jià)與管理［M］.北京:水利電力出版社，1996.