用于水工混凝土設計的遼寧省氣候分區(qū)

李劍輝，韓 冬，劉和平（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

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用于水工混凝土設計的遼寧省氣候分區(qū)

李劍輝，韓 冬，劉和平
（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

［摘 要］依據(jù)水利部水工混凝土設計，采用最冷月平均氣溫指標，文中對遼寧省進行了氣候分區(qū)研究，結(jié)果表明：遼寧省1月份出現(xiàn)最冷月的比例最高，各站平均達到81.9%，而12月份、2月份出現(xiàn)最冷月的比例分別為11.8%和6.3%。全省最冷月平均氣溫總體上呈顯著上升趨勢顯著。朝陽、阜新西部、錦州、遼陽、鞍山、鳳城南部一帶及以東地區(qū)為嚴寒地區(qū)，其余地區(qū)為寒冷地區(qū)，無溫和地區(qū)。

［關(guān)鍵詞］水工混凝土；抗凍等級；最冷月平均氣溫；氣候分區(qū)；遼寧省

1 問題提出

水利工程所在地區(qū)的水文氣候條件是影響水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量與耐久性的重要因素，因此，針對水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量與耐久性進行遼寧省氣候分區(qū)，是遼寧省水工混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制與耐久性提升技術(shù)研究的基礎(chǔ)工作。

按照水利行業(yè)標準SL191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》和SL211—2006《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》，采用最冷月平均氣溫指標，將全省分為嚴寒地區(qū)（年最冷月平均氣溫不大于-10℃）、寒冷地區(qū)（年最冷月平均氣溫在-10℃～-3℃）、溫和地區(qū)（年最冷月平均氣溫大于-3℃）。在分析最冷月出現(xiàn)月份特征、最冷月氣溫特征的基礎(chǔ)上，進行遼寧省氣候分區(qū)，為水工混凝土設計提供參考。

2 研究方法

涉及到的資料主要為遼寧省逐年月平均氣溫，主要來自中國氣象科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)、遼寧水文局等，共56個站點，資料年限為1951—2014年。

首先采用線性傾向法分析代表站點最冷月氣溫的變化趨勢。用xi表示樣本量為n的某一氣候變量，ti表示xi所對應的時間，建立兩者之間的一元線性歸回：

其中：b為斜率，即線性傾向值，其含義為氣候變量xi的年變化量，b值為正，表示xi有增加的趨勢；其值為負，表示xi有減小的趨勢；其絕對值的大小表示相應變化趨勢的的大小。

基于ArcGIS平臺，由56個站點的數(shù)據(jù)通過空間插值方法得到最冷月氣溫的等值面分布圖，進而進行氣候分區(qū)。

3 最冷月所在月份特征分析

3.1 最冷月份總體情況

提取各站最冷月出現(xiàn)月份的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計各站1951—2014年最冷月在各月出現(xiàn)年數(shù)的總體情況，結(jié)果見表1。

表1 各月份出現(xiàn)最冷月的年數(shù)及其占總年數(shù)的百分比

從各月出現(xiàn)最冷月占總年數(shù)的百分比來看，1月份出現(xiàn)最冷月的比例最高，各站平均達到81.9%；最小為75%，為鳳城站；最高為89.7%，為北鎮(zhèn)站。12月份出現(xiàn)最冷月的比例次之，各站平均為11.8%；出現(xiàn)比例最小的站為金州站，為2.2%；出現(xiàn)比例最大的站為鳳城站，達到21.7%。2月份出現(xiàn)最冷月的比例最低，平均為6.3%；出現(xiàn)比例最小為義縣站，為1.7%；比例最高為旅順站，達到19.6%。

3.2 最冷月份演變特征

中北部、東南部、西部各選1個代表站，分析1951-2014年最冷月份演變特征，其變化過程見圖1?？梢钥闯?，自1951—2014年，代表站最冷月以1月份為主導。對于多數(shù)站點來講，50—60年代，最冷月也會偶爾發(fā)生在12月份和2月份；70—90年代，最冷月出現(xiàn)在1月份的比例增大；2000年以后，12月份出現(xiàn)最冷月的比例相對增大，說明近十多年來，最冷月的出現(xiàn)月份有提前的趨勢。

圖1 代表站點最冷月出現(xiàn)月份變化

4 基于最冷月平均氣溫的遼寧省氣候分區(qū)

4.1 最冷月氣溫演變特征

中北部、東南部、西部各選1個代表站，分析1951—2014年最冷月氣溫演變特征，其變化過程見圖2。結(jié)果表明，大連和朝陽站最冷月平均氣溫的上升趨勢達到了0.05顯著水平，說明上升極為明顯。3個站最冷月平均氣溫上升速率來分別為為0.20℃/ 10 a，0.45℃/10 a和0.43℃/10 a。綜上所述，全省最冷月平均氣溫總體上呈顯著上升趨勢顯著。

圖2 代表站逐年最冷月平均溫度變化趨勢

4.2 氣候分區(qū)結(jié)果

分別計算56個站點1951—2014年平均的最冷月平均氣溫，并進行空簡插值，得到針對遼寧省混凝土設計的氣候分區(qū)。

總體來看，遼寧省最冷月平均氣溫在環(huán)渤海、黃海地區(qū)呈環(huán)狀分布，由內(nèi)向外逐漸降低；離海較遠的地區(qū)，由西南向東北逐漸降低。

其中，環(huán)渤海、黃海一帶最冷月氣溫較高，大連市區(qū)最高，達到-5.9～-4.1℃；普蘭店、瓦房店一帶為-7.9～-6℃；莊河、蓋州、葫蘆島南部地區(qū)達到-8.9～-8℃；建昌、朝陽南部、錦州南部、盤錦、營口、東港一線為-9.9～-9℃；朝陽、阜新西部、錦州、遼陽、鞍山、鳳城南部為-10.9～-10℃；此線以東，呈由西南向東北逐漸降低的趨勢，最冷的地區(qū)位于清原、西豐地區(qū)，達到-17.2～-15℃。

朝陽、阜新西部、錦州、遼陽、鞍山、鳳城南部一帶及以東地區(qū)為嚴寒地區(qū)，其余地區(qū)為寒冷地區(qū)，遼寧省無溫和地區(qū)，該分區(qū)可供水工混凝土設計。

［中圖分類號］TV61

［文獻標識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）06－0065－02

[收稿日期]2016-01-12