陜西省降水資料代表性及豐枯變化規(guī)律分析

張 娟

(陜西省水資源管理辦公室， 陜西 西安 710004)

陜西省降水資料代表性及豐枯變化規(guī)律分析

張 娟

(陜西省水資源管理辦公室， 陜西 西安 710004)

選用陜西省27 處雨量站長系列降水資料，應(yīng)用差積曲線分析降水量的周期性豐枯變化；采用降水量連豐連枯統(tǒng)計(jì)及其豐枯水年對比，分析降水量的豐枯變化規(guī)律；通過對降水量長短系列相對誤差對比及不同頻率年降水分析，評價(jià)降水量資料系列的代表性。結(jié)果表明：1956-2000年系列豐水期、枯水期長度基本相同，也基本包括了完整的豐枯周期，是最具有代表性的水文短系列。

降水量；豐枯變化；代表性；分析；陜西省

1 資料選用

根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則要求，全省共選用了27個資料系列在56年以上、觀測質(zhì)量較好的降水量長系列區(qū)域代表站，其中陜北3個，關(guān)中17個，陜南7個，資料系列最長的安康站為1929-2000年，最短的趙石窯、澇峪口站為1943-2000年。降水量代表站情況見表1。

2 降水量豐枯變化

2.1 周期性豐枯變化

差積曲線的不同形狀，反映年降水量的周期性豐、枯交替變化規(guī)律。曲線的上升段，表示多水期，下降段表示少水期；在某時段內(nèi)，曲線總趨勢上升，表示處于豐水期，總趨勢下降，表示處于枯水期，曲線的豐水期、枯水期構(gòu)成了一個完整的豐、枯周期。

年降水量差積曲線(見圖1) 分析表明：年降水量豐枯變化過程受降水、暴雨等隨機(jī)因素影響，豐枯周期性規(guī)律較明顯，枯水期較豐水期長。全省大部分地區(qū)在1930-1940年代處于枯水期，持續(xù)時間15 a左右，1950年代前后進(jìn)入豐水期，持續(xù)時間20 a左右，進(jìn)入1970年代又出現(xiàn)枯水期或平水期，持續(xù)時間大概10 a，1980年代初又進(jìn)入一個小的豐水期，持續(xù)時間5 a左右，從1985年后，就進(jìn)入了一個明顯的枯水段，持續(xù)時間一般15年。

2.2 豐枯規(guī)律分析

2.2.1 連豐連枯統(tǒng)計(jì)

為分析降水量連豐、連枯嚴(yán)重程度，采用豐平枯水年劃分標(biāo)準(zhǔn)，對連豐、連枯作進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析。豐平枯水年判斷標(biāo)準(zhǔn)：豐水年為降水量頻率P<37.5%；平水年為降水量頻率37.5%≤P<62.5%；枯水年為降水量頻率P≥62.5%。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，判別代表站年降水量起始年份至2000年長系列中的豐水年、枯水年，統(tǒng)計(jì)連豐期、連枯期出現(xiàn)頻次，計(jì)算連豐期、連枯期平均年降水量與長系列多年平均年降水量的比值，即極值比，K豐和K枯分別為連豐期和連枯期的極值比。

表1 陜西省降水量代表站情況

年降水量連豐、連枯統(tǒng)計(jì)(見表2)分析表明：全省所有站連豐、連枯期以2 a出現(xiàn)次數(shù)最多，3 a次之，5 a或5 a以上連豐期、連枯期也有出現(xiàn)。如：安康站發(fā)生1979-1984年6 a最長連豐期，黑峪口站發(fā)生1993-1998年6年最長連枯期；有些站連豐、連枯期雖不是很長，但均值偏離長系列均值程度較大。如：連豐3 a(1963-1965年)的澇峪口站K豐達(dá)1.79，連豐2 a(1980-1981年)的武侯鎮(zhèn)站K豐達(dá)1.57，連枯2 a(1936-1937年)的黑峪口站K枯僅0.22。

表2 代表站年降水量連豐、連枯統(tǒng)計(jì)

2.2.2 豐枯水年對比分析

統(tǒng)計(jì)代表站在不同系列中年降水量為豐水年、枯水年的頻次，分析豐枯水年所占比例(見表3)。結(jié)果表明：1956-1979年，豐水年數(shù)所占比例大于枯水年；1971-2000年、1980-2000年，豐水年數(shù)所占比例小于或略小于枯水年；1956-2000年，豐水年數(shù)、枯水年數(shù)所占比例基本持平；起始年份至2000年，豐水年數(shù)、枯水年數(shù)所占比例相同。

3 降水量資料系列代表性分析

3.1 長短系列參數(shù)相對誤差對比

計(jì)算1956-1979年、1971-2000年、1980-2000年、1956-2000年4個短系列年降水量均值和變差系數(shù)Cv值，并分別與長系列降水量均值、Cv值對比，求其相對誤差(見表4)。計(jì)算公式：△X=(Xn-XN)/XN×100%，△Cv=(Cvn-CvN)/CvN×100%，式中，△X、△Cv分別為短系列均值、Cv值對長系列的相對誤差；Xn、Cvn為短系列均值、Cv值；XN、CvN為長系列均值、Cv值；n、N分別為短系列、長系列年長度。

表3 代表站年降水量不同系列豐枯水年對比分析 %

圖1 全省選用代表站年降水量差積曲線

年降水量長短系列相對誤差對比分析(見表4)表明：1956-1979年系列：降水量均值6站偏小，1站無偏離，20站偏大；Cv值3站無偏離，其它站相對誤差較大。1971-2000年：降水量均值4站偏大，23站偏小；Cv值除3站無偏離外，其它大多數(shù)站相對誤差較大。1980-2000年系列：降水量均值系統(tǒng)偏離程度有較大改善，8站偏大，19站偏小；Cv值除2站無偏離外，大多數(shù)站偏離±6～25%左右。1956-2000年：降水量均值基本無系統(tǒng)偏離，1站無偏離，12站偏小，11站偏大；Cv值基本上也無系統(tǒng)偏離，有5站無偏離，11站偏多+10.0%左右，其余偏小在-18%以內(nèi)。

3.2 不同頻率年降水量對比

為進(jìn)一步分析不同系列數(shù)據(jù)代表性，對短系列與長系列資料進(jìn)行頻率分析計(jì)算，將適線求得的不同頻率數(shù)據(jù)對比分析(見表5)。結(jié)果表明：1956-1979年系列不同頻率預(yù)估值相對長系列值系統(tǒng)偏大，這是因?yàn)?956-1979年基本處于豐水期; 1971-2000年30年系列不同頻率預(yù)估值相對長系列值系統(tǒng)偏小，是因?yàn)?971-2000年基本處于枯水期; 1980-2000年21年系列不同頻率預(yù)估值相對長系列值也系統(tǒng)偏小，其偏小程度較1971-2000年30年系列陜南減弱，陜北、關(guān)中增強(qiáng)。是因?yàn)?980-2000年較1971-2000年系列枯水期陜北、關(guān)中劇烈，陜南減弱; 1956-2000年45年系列不同頻率預(yù)估值相對長系列值偏大、偏小比例持平，無系統(tǒng)偏離，說明1956-2000年45年系列在一個完整的豐枯周期內(nèi)，系列具有很好的代表性。

表4 代表站降水量長短系列相對誤差分析 %

表5 短系列與長系列不同頻率降水量對比分析

4 結(jié)語

選用全省27處雨量站長系列降水量資料，應(yīng)用差積曲線分析降水量的周期性豐枯變化，采用降水量連豐連枯統(tǒng)計(jì)及其豐枯水年數(shù)組成對比，分析降水量的豐枯變化規(guī)律；通過對降水量長短系列相對誤差對比及不同頻率年降水量分析，評價(jià)降水量系列的代表性。結(jié)果表明: 1956-2000年系列豐水期、枯水期長度基本相同，也基本包括了一個完整的豐枯周期，是最具有代表性的水文短系列。

2017-04-17

張娟(1965-)，女，陜西富平人，工程師，主要從事水資源開發(fā)利用與管理工作。

P426.61+4

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1004-1184(2017)04-0153-05