基于量化分析的可利用降水資源的初步分析

田洪光

（遼陽(yáng)縣水務(wù)局，遼寧　　遼陽(yáng) 111000）

基于量化分析的可利用降水資源的初步分析

田洪光

（遼陽(yáng)縣水務(wù)局，遼寧遼陽(yáng) 111000）

降水資源是水資源的重要基本單元，根據(jù)氣候變化、時(shí)空分布等特點(diǎn)，降水資源的有效利用是有差異的。本文根據(jù)滇中地區(qū)2000—2010年的降水資料，利用皮爾遜-Ⅲ型曲線求出不同頻率年降水量的累計(jì)頻率，分析降水量年內(nèi)分配規(guī)律，進(jìn)行年徑流間的降水量分析。結(jié)果表明，滇中降水集中在5—8月，降水分布不均勻，可利用量與徑流深變化幅度不大，說(shuō)明流域降水分布分析是合理的。

降水量；雨水資源；量化分析；滇中地區(qū)

近年來(lái)，極端氣候變化影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平，降水變化是影響氣候改變的重要因素之一，也是影響水資源平衡發(fā)展的主要內(nèi)容。降水雖然是水資源的主要補(bǔ)給來(lái)源，但不是所有的降水都能被充分利用。由于地形復(fù)雜，降水受地形影響明顯，地區(qū)間變化較大，各地可利用水資源變化趨勢(shì)不盡相同，而水資源的異常變化會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)乃至社會(huì)的各個(gè)方面帶來(lái)嚴(yán)重影響［1］。滇中高原地區(qū)特殊的地理位置、地形地貌和復(fù)雜的氣候類(lèi)型決定了其多樣化的天氣。近年來(lái)，極端天氣尤其是降水異常引起的氣候?yàn)?zāi)害愈發(fā)頻繁。研究滇中地區(qū)的降水規(guī)律，可以提高對(duì)其變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為未來(lái)降水變化評(píng)估提供一定的科學(xué)依據(jù)，提高災(zāi)害性天氣的預(yù)測(cè)水平。

降水資源的量化分析研究在我國(guó)已取得了很大的成果，不同的地理區(qū)位，有著不同的時(shí)空分析。比如：陳豫英［2］等分析西北地區(qū)實(shí)測(cè)氣溫、降水資料，分別計(jì)算了該區(qū)水分資源各分量降水、蒸發(fā)及可利用降水，使用R E O F等統(tǒng)計(jì)方法，整體分析了該區(qū)可利用降水的時(shí)空變化特征；羅伯良［3］等計(jì)算了湖南可利用降水量，從大氣可提供的水資源部分，分析了湖南可利用降水量的時(shí)空演變特征；徐利崗［4］等依據(jù)寧夏降水及氣溫資料，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法、小波分析法及氣候趨勢(shì)系數(shù)等方法分析了近58年來(lái)可利用降水量的空間分布及多時(shí)間尺度變化特征。葛強(qiáng)［5］以楚雄市為研究對(duì)象，根據(jù)近50年降水時(shí)間序列，通過(guò)M o r l ET小波變換、樣條函數(shù)插值等方法對(duì)其進(jìn)行多時(shí)間尺度研究，探討其演變趨勢(shì)和變化規(guī)律。因此，我國(guó)學(xué)者對(duì)可利用降水資源的研究成果，對(duì)分析和解決實(shí)際地區(qū)降水分布和水資源優(yōu)化配置和高效利用具有一定基礎(chǔ)作用。

1區(qū)域概況

滇中地區(qū)是云南省的中心腹地，也是云南省的人口聚集區(qū)和經(jīng)濟(jì)核心區(qū)，土地面積9.96萬(wàn)km2，占全省土地面積的26%。滇中地區(qū)的水資源總量為277.3億m3，主要由地表水和地下水組成，其中降雨占地表水的主要部分。滇中多年平均年降水量963m m，是全省多年平均降水量的75.3%［6］。由于滇中自然地理和氣候的復(fù)雜多變，導(dǎo)致水資源地區(qū)分布極不均勻，加之近年來(lái)滇中經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，用水量急劇增加，使水資源更顯不足，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源矛盾的加劇是導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)大河污染和斷流的原因之一。

本文根據(jù)降水資料進(jìn)行分析，研究單元采用行政分區(qū)和水資源分區(qū)，滇中地區(qū)所涉及的行政分區(qū)包括7個(gè)市，流域分區(qū)根據(jù)長(zhǎng)江、珠江、西南諸河一級(jí)分區(qū)下的四級(jí)分區(qū)進(jìn)行。對(duì)于最嚴(yán)格水資源管理的“三條紅線”控制和水量分配而言，研究滇中地區(qū)可利用降水資源可為區(qū)域內(nèi)水資源合理分配以及健康水循環(huán)的政策制定提供參考依據(jù)。

2計(jì)算方法

根據(jù)滇中地區(qū)2000—2010年的降水資料，采用水文學(xué)中的適線法，即皮爾遜-Ⅲ型曲線，以經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)為基礎(chǔ)，求解與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合最優(yōu)的頻率曲線參數(shù)，這是一種較好的能夠滿足水文頻率分析要求的估計(jì)方法。

根據(jù)皮爾遜-Ⅲ型曲線分布理論，計(jì)算公式如下：

其中，α、β、a0經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)膿Q算，可以用3個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)、Cv、Cs來(lái)表示。

通過(guò)頻率曲線分析，可以求出相應(yīng)的頻率P（%）數(shù)值xp，計(jì)算公式如下：

根據(jù)相應(yīng)參數(shù)條件可以繪制頻率曲線，從而得到指定頻率的數(shù)值。

3降水量特征分析

3.1行政分區(qū)年降水量特征值

滇中地區(qū)行政分區(qū)包括昆明市、玉溪市、楚雄州、曲靖市、大理州、紅河州及麗江地區(qū)。根據(jù)2000—2010年云南省統(tǒng)計(jì)年鑒降水資料［7］，依據(jù)水文與水利計(jì)算［8］，利用皮爾遜-Ⅲ型曲線求不同頻率年降水量的累計(jì)頻率，降水量系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)和不同保證率計(jì)算結(jié)果列入表1。

表1 滇中地區(qū)各市（州）降水量特征值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析，滇中區(qū)域各市（州）平均降水量在894.8～1001.6m m之間，大理的降水量最高。各市（州）變差系數(shù)較接近，麗江、玉溪、紅河為0.10～0.15；昆明、楚雄、曲靖為0.16～0.19；大理市的變差系數(shù)最大，為0.22。滇中行政區(qū)最大年平均降水量是最小年平均降水量的1.1倍。利用變差系數(shù)CV來(lái)衡量降水系列的相對(duì)離散程度，也就是體現(xiàn)降水量多年變化情況。滇中地區(qū)變差系數(shù)變化范圍不是很大，說(shuō)明區(qū)域降水量變化較小，其中大理地區(qū)年降水變化大。

3.2降水量年內(nèi)分配

滇中處于云南中部，受低緯度、高海拔的地理?xiàng)l件及季風(fēng)氣候影響，四季溫差小，干濕季節(jié)分明，夏季降水集中，多洪澇，冬季受到干暖氣流控制，缺水嚴(yán)重，降水量年內(nèi)分配極不均勻。根據(jù)云南省水資源公報(bào)資料分析［9］，滇中降水集中在5—10月，汛期降水量占年降水量的70.1%～93.8%；連續(xù)最大4個(gè)月降雨集中出現(xiàn)在5—8月或者6—9月，占年降水量的54%～76.2%，枯期比例在35.3%以下，降水量較小。

3.3滇中地區(qū)行政分區(qū)降水量圖

根據(jù)云南省統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)資料，取2000—2010年的滇中地區(qū)各市（州）年降水量進(jìn)行水文水利計(jì)算，各年份降雨趨勢(shì)見(jiàn)下圖。由圖可見(jiàn)，在11年中，降水量趨勢(shì)是逐漸減低的，2009年和2010年降水量減少更為突出。同一年份中，各市的年降水量值變化不是很大，楚雄降水量是其中最少之地。

滇中地區(qū)行政分區(qū)降雨量柱狀圖

4可利用降水資源初步分析

4.1年徑流特征值

云南省的年徑流特征根據(jù)各河流現(xiàn)有水文站的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。各統(tǒng)計(jì)參數(shù)及不同頻率的年徑流量見(jiàn)表2。由表2可以看出，滇中流域分區(qū)的多年平均徑流深均在800m m以下，屬中、少水區(qū)。徑流深的空間變化與降水量的地區(qū)分布基本一致，雨量高值區(qū)的徑流深也較大，但徑流深的變化幅度大于降水量的變化。

表2 滇中流域可利用降水資源量化分析結(jié)果

4.2可利用降水分析

由表1可知，在25個(gè)分區(qū)中，盤(pán)龍河的降水量最大，達(dá)旦河降水量最小，最大降水量是最小降水量的1.8倍。流域上降水量在1000m m以上流域有11條，占全部流域分區(qū)數(shù)的44%。通過(guò)計(jì)算得到，滇中可利用降水資源與徑流深變化不大，基本上一致，說(shuō)明滇中流域分區(qū)的可利用降水量量化分析是合理的。

5結(jié) 語(yǔ)

滇中行政分區(qū)年降水量變化范圍不大，降雨年內(nèi)分布不均勻，最大者是大理市，降水量為1001.6m m，變差系數(shù)最大，為0.22。在流域分區(qū)中，盤(pán)龍河降水量與達(dá)旦河降水量相差615m m，徑流深懸殊較大，給滇中地區(qū)綜合利用水資源帶來(lái)困難。滇中地區(qū)作為云南省政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，擔(dān)負(fù)著“興云南”的重要使命。滇中水量分配不均勻，從全省農(nóng)業(yè)和水資源利用發(fā)展來(lái)看，給地區(qū)的綜合發(fā)展帶來(lái)了更為突出的矛盾。■

［1］ 楊永生.廣東省可利用降水資源的時(shí)空特征分析［C］.第30屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)，2013.

［2］ 陳豫英，馮建民，陳楠，等.西北地區(qū)東部可利用降水的時(shí)空變化特征［J］.干旱區(qū)地理，2012，35（1）：59-66.

［3］ 羅伯良，張超.湖南省可利用降水量時(shí)空分布特征［J］.湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（3）：103-108.

［4］ 徐利崗，湯英.近58年來(lái)寧夏可利用降水量多時(shí)間尺度變化特征分析［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2012，31（2）：85-90.

［5］ 葛強(qiáng)，雷艷嬌.基于小波變換的楚雄市近50年降水序列多時(shí)間尺度研究［J］.人民珠江，2014（6）：79-85.

［6］ 伍立群，顧世祥.滇中水資源研究［M］.昆明：云南科技出版社，2005.

［7］ 任淑梅，李靖.工程水文與水利計(jì)算［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

P r e l i mi n ar y an al ys i s onavai l ab l eP r e c i P i t at i onr e s ou r c e s b as e don q u an t i t at i vean al ys i s

T I A NH o ng g ua ng
（Li ao y ang C o unt yW at e r A ut ho r i t y，Li ao y ang 111000，C hi na）

P r e c i pi t a t i o n r e s o ur c e s i s a n i m po r t a nt ba s i c uni t o f w a t e r r e s o ur c e s.E f f e c t i v e ut i l i z a t i o n o f pr e c i pt a t i o n r e s o ur c e s i s di f f e r e nt a c c o r di ngt ot hec ha r c t e r i s t i c so f c l i m a t ec ha ng ea nd t i m e-s pa c edi s t r i but i o n.I n t hepa pe r，P e a r s o n-Ⅲt y pe c ur v ei s ut i l i z e d f o r c a l c ul a t i ngc um ul a t i v ef r e que nc yo f di f f e r e nt a nnua l pr e c i pi t a t i o n f r e que nc i e s，a na l y z i ngpr e c i pi t a t i o n a l l o c a t i o n pa t t e r n a nd pr e c i pi t a t i o n bET w e e n a nnua l f l o w s ba s e d o n t he pr e c i pi t a t i o n da t a o f c e nt r a l Y unna n a r e a f r o m2000t o 2010.R e s ul t s s ho wt ha t pr e c i pi t a t i o n i n C e nt r a l Y unna n pr o v i nc ei s m a i nl yc o nc e nt r a t e d f r o mM a yt oA ug us t w i t h une v e n di s t r i but i o n o f pr e c i pi t a t i o n.A v a i l a bi l i t ya nd r uno f f de pt h c ha ng ea r eno t g r e a t.I t i s o bv i o us t ha t r i v e r ba s i n pr e c i pi t a t i o n di s t r i but i o n a na l y s i s i s r e a s o na bl e.

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1005-4774（2015）04-0065-03

10.16616/j.cn ki.10-1326/T V.2015.04.021