臨城縣1956－2005年降水量特性分析

劉英學(xué)，劉 超

(河北省邢臺(tái)水文水資源勘測局，河北邢臺(tái)054000)

臨城縣位于河北省西南部、邢臺(tái)市西北部邊緣。屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。介于北緯37°20'至37°35'、東經(jīng) 114°03'至 114°38'之間。東西長 49.8 km，南北寬 25.4 km，總面積為797 km2。全縣山丘區(qū)面積619 km2，占總面積的77.7%，平原區(qū)面積178 km2，占全縣總面積的22.3%。

1 水汽來源與天氣系統(tǒng)

臨城縣屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)型氣候區(qū)。冬季受極地大陸性氣團(tuán)控制，氣候寒冷，雨雪稀少;春季受大陸性變性氣團(tuán)影響，降水不多，由于偏北或偏西風(fēng)盛行，蒸發(fā)量增大，往往形成干旱天氣;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);秋季，東南季風(fēng)減退，極地大陸氣團(tuán)逐漸加強(qiáng)，逐漸變?yōu)榍锔邭馑纳儆昙竟?jié)。夏季影響臨城縣的天氣系統(tǒng)有7種類型，即東北低壓、東蒙低渦、冷鋒、西來槽、橫切變、黃河氣旋及臺(tái)風(fēng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西來槽和冷鋒是影響本縣的主要天氣系統(tǒng)。

2 資料收集和整理

為了提高降水量的計(jì)算精度和便于等值線圖的繪制，充分搜集利用本地及相鄰區(qū)域水文部門和氣象部門的降水量觀測資料、搜集了以往的分析成果及有關(guān)圖件，并對(duì)資料進(jìn)行了分析研究。選用的降水資料主要來源于整編后的資料。共收集整理了15處雨量站的降水量系列資料，其中山區(qū)雨量站10處，平原雨量站5處，站網(wǎng)密度為53.1 km2/站。

在選用的15處雨量站中，降水量實(shí)測資料系列全部在40年以上，達(dá)到50年以上的雨量站10處，占79.7%。

為了增強(qiáng)降水資料系列的代表性，減少抽樣誤差，提高統(tǒng)計(jì)參數(shù)的精度，對(duì)資料不連續(xù)、個(gè)別年份缺測或未達(dá)到50年同步系列標(biāo)準(zhǔn)的雨量站，采用直接移用、鄰站相關(guān)和降水量等值線圖內(nèi)插等方法進(jìn)行延長或插補(bǔ)。

3 系列代表性分析

評(píng)價(jià)一個(gè)系列的代表性，不僅要看系列的長短，更重要的是看系列本身的豐枯結(jié)構(gòu)和統(tǒng)計(jì)參數(shù)的相對(duì)穩(wěn)定程度。若在一個(gè)隨機(jī)系列中，有一個(gè)或幾個(gè)完整的豐枯周期，其中又包含長系列中的最大和最小值，統(tǒng)計(jì)參數(shù)、Cv、Cs/Cv相對(duì)穩(wěn)定，則一般認(rèn)為這個(gè)系列的代表性比較好。選用系列年限在50年以上的西臺(tái)峪、郝莊、臨城水庫和鴨鴿營4處雨量站降水資料進(jìn)行長短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比分析，檢驗(yàn)1956－2005年同步系列資料的代表性。

從計(jì)算結(jié)果表1可以看出，1956－2005年系列各代表站均值與長系列均值比變化范圍在0.89～1.027之間，1956－1979年24年系列均值與長系列均值比變化范圍在0.949～1.148之間，略偏大。通過分析可以看出，本次采用1956－2005年系列的均值與長系列均值基本一致。1956－2005年系列計(jì)算結(jié)果的代表性較好，在沒有足夠長系列資料的情況下，采用該系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)參數(shù)計(jì)算是可行的。參數(shù)對(duì)比見表1。

表1 代表站長短系列參數(shù)對(duì)比表

4 年降水量

4.1 年降水量的計(jì)算

本次降水量計(jì)算，采用加權(quán)平均法。由1956－2005年降水量同步系列資料計(jì)算結(jié)果得知，臨城縣多年平均年降水量為539.1 mm。其中，山丘區(qū)年降水量 550.6 mm，平原 499.1 mm。全縣保證率20%、50%、75%、95%的降水量分別為679.3 mm、506.7 mm、398.9 mm 和296.5 mm。見表2。

表2 臨城縣流域分區(qū)年降水量成果表

全縣8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，多年平均降水量以趙莊鄉(xiāng)最大，為600.4 mm;郝莊鄉(xiāng)次之，為576.3 mm;東鎮(zhèn)鎮(zhèn)最小，為497.1 mm，見表3。

表3 臨城縣行政分區(qū)年降水量成果表

4.2 降水量的區(qū)域分布

降水量的區(qū)域分布規(guī)律主要受氣候、地形等因素的影響。臨城縣年降水量區(qū)域變化趨勢比較明顯，自山區(qū)向平原呈現(xiàn)逐漸遞減之勢，總趨勢是山區(qū)大于平原。山區(qū)多年平均在500～650 mm，平原多年平均在480～510 mm之間。就單站情況而言亦如此，例如山區(qū)的西臺(tái)峪站實(shí)測最大年降水量為1764.9 mm(1963年)，平原區(qū)的鴨鴿營站實(shí)測最大年降水量僅1352.3 mm(1963年)，兩站最大年降水量之比為1.31∶1。

4.3 降水量的年內(nèi)分配

臨城縣降水量具有年內(nèi)分配非常集中的特點(diǎn)，全年降水量的80%左右集中在汛期(6－9月)，而汛期降水量又主要集中在7、8兩個(gè)月，甚至更短時(shí)間內(nèi)。特別是一些大水年份，降水更加集中(例如，臨城水庫站1963年最大7天降雨量980.6 mm，占全年降水量的74.2%;最大30天降水量994.6 mm，占全年降水量的75.3%)。非汛期8個(gè)月的降水量僅占全年降水量的25%左右，而非汛期又以4、5、10三個(gè)月所占比重為大。各流域分區(qū)代表站降水量年內(nèi)分配統(tǒng)計(jì)見圖1。

圖1 臨城縣代表站多年平均降水量年內(nèi)分配圖

4.4 降水量的年際變化

降水量年際變化的大小，可用變差系數(shù)或極值比(最大值與最小值之比)加以衡量。年降水量系列的CV值越大，極值比越大，年降水量越不均勻。臨城縣年降水量變差系數(shù)CV值的范圍為0.30 ～0.40，全縣平均年最大降水量為 1963 年1 402.2 mm，最小降水量為1972年251.9 mm，極值比為5.64。山區(qū)年降水量變化幅度大于平原，各站極值比大部分在4.0以上。其中，郝莊、西臺(tái)峪站變化幅度最大，極值比分別高達(dá)6.75和6.32，變差系數(shù)分別為0.30、0.40。各雨量站實(shí)測最小年降水量一般為200～300 mm，如黑城站1972年降水量僅243.2 mm。實(shí)測最大年降水量一般為800～1 000 mm，個(gè)別站較大，如西臺(tái)峪站實(shí)測最大年降水量為1 764.9 mm(1963年)。1956－2005年降水量年際變化見圖2。

圖2 臨城縣降水量年際變化圖

圖3 臨城縣不同區(qū)域降水量年代變化柱狀圖

表4 臨城縣不同區(qū)域降水量年代變化統(tǒng)計(jì)表

4.5 降水年代變化趨勢

全縣上個(gè)世紀(jì)五十年代至六十年代平均降水量比1956－2005年系列均值分別偏多10.7%和9.2%，七十年代以后比50年系列均值分別偏少 1.6%、14.6%、7.2%和 2.1%。

從流域分區(qū)降水量年代變化可以看出，山區(qū)五十年代至六十年代平均降水量比50年系列均值分別偏多6.4%和10.3%，七十年代以后比50年系列均值分別偏少0.7%、15.0%、6.7%和1.9%。平原區(qū)五十年代至六十年代平均降水量比50年系列均值偏多26.6%、4.8%，七十年代至九十年代平均降水量比50年系列均值分別偏少4.7%、12.5%、9.0%和3.1%。全縣、山區(qū)、平原各年代降水量均值變化見圖3，年代變化見表4。

5 結(jié)語

全縣上個(gè)利用臨城縣1956－2005年降水量資料，分析了近50年該區(qū)域降水的年際和年內(nèi)變化特征，得到了有意義的結(jié)論:

(1)降水量的區(qū)域分布規(guī)律主要受氣候、地形等因素的影響。臨城縣年降水量區(qū)域變化趨勢比較明顯，自山區(qū)向平原呈現(xiàn)逐漸遞減之勢，總趨勢是山區(qū)大于平原。山區(qū)多年平均在500～650 mm，平原多年平均在480～510 mm之間。

(2)臨城縣降水量具有年內(nèi)分配非常集中的特點(diǎn)，全年降水量的80%左右集中在汛期(6－9月)，而汛期降水量又主要集中在7、8兩個(gè)月，甚至更短時(shí)間內(nèi)。非汛期8個(gè)月的降水量僅占全年降水量的25%左右，而非汛期又以4、5、10三個(gè)月所占比重為大;

［1］方子云主編.水資源保護(hù)工作手冊(cè)［M］.河海大學(xué)出版社，1988.110－133。

［2］水利部水文局.水資源調(diào)查評(píng)價(jià)培訓(xùn)教材［M］.2004