2016年黃河十大孔兌及河龍區(qū)間降水特性分析

黨素珍　閆雙榮　董國(guó)濤　張文鴿　殷會(huì)娟

摘要：利用2016年黃河上游十大孔兌區(qū)域及中游河龍區(qū)間305個(gè)雨量站的逐日降水量資料，將降水分為中雨、大雨、暴雨和大暴雨等量級(jí)，分析了2016年河龍區(qū)間及十大孔兌年降水量和不同量級(jí)降水量的空間分布特征，以及與多年平均降水量的對(duì)比情況。結(jié)果表明：①2016年研究區(qū)面平均降水量為622.1 mm，為1966年以來(lái)最大年降水量;汛期降水量、中雨、暴雨、大暴雨雨量分別為454.7、452.5、131.5、53.4 mm，均為1966年以來(lái)最大值;大雨雨量為249.8 mm，為僅次于2013年的第二大值。②2016年研究區(qū)年降水量、汛期降水量以及不同量級(jí)降雨量均較多年均值偏豐，其中量級(jí)降水量偏豐程度更大。③降水量較大的區(qū)域集中在河龍區(qū)間中北部，大暴雨主要集中在禿尾河、佳蘆河及其黃河對(duì)岸的區(qū)域，以及吳堡水文站附近區(qū)域和十大孔兌中的西柳溝和罕臺(tái)川。

關(guān)鍵詞：時(shí)空分布特征：降水：十大孔兌：河口鎮(zhèn)一龍門區(qū)間：黃河：2016年

中圖分類號(hào)：P333;TV882.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn。1000-1379.2019.03.003

1 引言

降水是水循環(huán)的主要組成部分，直接影響區(qū)域水量平衡，誘發(fā)洪澇、干旱等自然災(zāi)害，同時(shí)也是造成水資源時(shí)空分布不均的主要因素之一，其年內(nèi)和年際變化會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)生活產(chǎn)生重要影響，給水資源管理帶來(lái)新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)[1-2]。IPCC（聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)）第5次評(píng)估報(bào)告（ AR5）顯示1880-2012年全球地表多年平均氣溫升高了0.85℃[3]。全球氣溫升高將影響整個(gè)水循環(huán)過(guò)程，導(dǎo)致降雨分布、地表徑流、洪澇災(zāi)害頻率等發(fā)生改變[4]。在全球氣候變化和人類活動(dòng)等因素共同影響下，降雨特性的變化可能對(duì)流域產(chǎn)流產(chǎn)沙以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生深刻的影響5。

本文選取黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間（以下簡(jiǎn)稱河龍區(qū)間）以及黃河上游十大孔兌上中游地區(qū)為研究區(qū)，該區(qū)域是流域內(nèi)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)和粗泥沙集中來(lái)源區(qū)，同時(shí)也是黃河中游三大暴雨洪水來(lái)源區(qū)之一[6]。已有不少學(xué)者開(kāi)展了該區(qū)域長(zhǎng)序列降水量變化的相關(guān)研究，如：康玲玲等[7]基于1955-1995年的降水?dāng)?shù)據(jù)分析了河龍區(qū)間降水的時(shí)空分布特點(diǎn)：羅琳等[5]選取河龍區(qū)間吳堡以上有岸的5條支流為研究區(qū)，基于74個(gè)雨量站點(diǎn)1980-2009年的日降雨和汛期降雨摘要數(shù)據(jù)，分析了區(qū)域內(nèi)汛期降雨的變化特性：劉曉燕等[8]基于1966-2014年黃河潼關(guān)以上主要產(chǎn)沙區(qū)604個(gè)雨量站的逐日降水量資料，分析了研究區(qū)域內(nèi)不同雨強(qiáng)年降水總量和大暴雨發(fā)生頻次等降水因子的變化。

2016年8月14日和16日，黃河干流吳堡附近區(qū)域發(fā)生了兩次強(qiáng)降水過(guò)程，8月17-18日，河龍區(qū)間北部局部暴雨，8月11-14日和16-18日鄂爾多斯市發(fā)生了兩次大范圍強(qiáng)降水過(guò)程。其中吳堡站最大th降水量達(dá)到72.0 mm，西柳溝流域敖包灣站次雨量達(dá)到210.0 mm。因此，本文重點(diǎn)分析2016年研究區(qū)降水量的時(shí)空分布特征，以有助于掌握區(qū)域降水特性，并對(duì)流域暴雨洪水和黃河水沙變化研究起到參考作用。

2 研究區(qū)及數(shù)據(jù)

2.1 研究區(qū)介紹

研究區(qū)范圍見(jiàn)圖1。

河龍區(qū)間黃河干流長(zhǎng)723 km，流域面積大于1 000 km2的支流有21條，主要支流有黃河右岸的皇甫川、孤山川、窟野河、佳蘆河、無(wú)定河、清澗河、延河等，左岸的渾河、偏關(guān)河、朱家川、嵐漪河、蔚汾河、清涼寺溝、湫水河、三川河、屈產(chǎn)河、昕水河等。河龍區(qū)間多沙區(qū)面積為7.16萬(wàn)km2，占黃河流域多沙區(qū)總面積的60.1%，占河龍區(qū)間集水面積的64.2%[9]。十大孔兌（孔兌為蒙語(yǔ)“山洪溝”的音譯）為發(fā)源于鄂爾多斯高原北緣，穿越庫(kù)布齊沙漠進(jìn)入黃河干流的10條小支流，白西向東依次為毛不拉孔兌、卜爾色太溝、黑賴溝、西柳溝、罕臺(tái)川、壕慶河、哈什拉川、木哈爾河、東柳溝、呼斯太河。十大孔兌流域?qū)贉貛Т箨懶詺夂騾^(qū)，干旱少雨，降雨主要以暴雨形式出現(xiàn)，易產(chǎn)生峰高量少、陡漲陡落的高含沙量洪水[10]。

2.2 數(shù)據(jù)資料

選取研究區(qū)內(nèi)305個(gè)雨量站（見(jiàn)圖1）2016年逐日降水量進(jìn)行分析，其中76個(gè)雨量站僅有5-10月的日降水量數(shù)據(jù)。本文采用全部雨量站的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)汛期降水量和量級(jí)降水量進(jìn)行分析，選用具有全年降水資料的雨量站觀測(cè)資料對(duì)年降水量的時(shí)空分布特征進(jìn)行分析?？紤]到降水因子對(duì)研究區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響特征，本文選取的降雨因子包括年降水量、汛期降水量以及量級(jí)降水量。其中量級(jí)降水量指雨量站日降水量分別大于10、25、50、100 mm的年降水總量，分別將其定義為中雨、大雨、暴雨和大暴雨，并分別用PlO、P25、P50和P100表示，單位為mm。量級(jí)降水量不僅反映了降水總量對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響，而且體現(xiàn)了降水強(qiáng)度對(duì)區(qū)域產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響[11]。各雨量站和流域的汛期降水量為每年6-9月的降水量之和，用P6-9表示，單位為mm。流域面平均降水量根據(jù)各雨量站控制面積進(jìn)行加權(quán)平均求得。

3 降水特性分析

3.1 研究區(qū)年降水量及量級(jí)降水量

3.1.1 年降水量

1966-2016年研究區(qū)年降水量變化過(guò)程見(jiàn)圖2。

由圖2可知：近51 a來(lái)研究區(qū)多年平均降水量為423.2 mm，年降水量最大值為2016年的622.1 mm，最小值為1999年的270.3 mm;進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，研究區(qū)降水量整體較多年平均值偏豐，2000-2016年研究區(qū)多年平均降水量為465.6 mm，降水量較大的年份有2003年、2007年、2012年、2013年和2016年，其中2016年降水量最大，2013年次之：1966-2016年降水量最大的Sa中，有4a發(fā)生在2000年之后。

3.1.2 量級(jí)降水量

1966-2016年研究區(qū)P10、P25、P50、P100的多年均值分別為251.4、128.3、40.1、5.4 mm。由圖3可知，除P，.之外，2016年研究區(qū)不同量級(jí)降水量均為1966年以來(lái)最大值，P25為僅次于2013年的第二大值。

2016年研究區(qū)年降水量、汛期降水量、P10、P25、P50和Pl0O與相應(yīng)的多年平均值相比均偏豐（見(jiàn)表1），特別是量級(jí)降水量偏豐程度更大。年降水量和汛期降水量偏豐程度接近，分別較多年平均值偏豐47.0%、46.0%，P10、P25分別較多年均值偏多80.0%、94.7%，P50和Ploo分別約為多年均值的3倍、10倍。由此可見(jiàn)，2016年研究區(qū)不僅年降水量大，而且大暴雨和特大暴雨也比較集中。

3.2 降水量年內(nèi)變化

3.2.1 降水量年內(nèi)分配過(guò)程

由表2可知：年內(nèi)降水量主要集中在5-10月，占年降水量（ 622.1 mm）的93.2%，汛期（6-9月）降水量占年降水量的72.7%;7月降水量最大，為188.4 mm，占年降水量的30.3%;8月次之，占年降水量的22.3%;1月降水量最小，僅有0.5 mm。

3.2.2 主要降水過(guò)程

8月14日，陜西佳縣、吳堡和山西臨縣一帶降大到暴雨，清涼寺溝楊家坡站1 h最大降水量達(dá)48.2mm;8月16日黃河干流吳堡附近區(qū)域突降暴雨，吳堡站、三川河后大成站1 h最大降水量分別達(dá)72.0、63.8mm，4h累計(jì)降水量分別為110.4、128.6 mm;8月17-18日，河龍區(qū)間北部局部暴雨，納林川流域沙圪堵站和劉家塔站次累計(jì)降雨量分別為144.2、126.0 mm，但黃河干流龍門站實(shí)測(cè)最大洪峰流量為3 110 m3/S，未發(fā)生流域性洪水。

鄂爾多斯市在8月11-14日和16-18日發(fā)生了兩次大范圍強(qiáng)降水過(guò)程。第一次降水過(guò)程中納林川流域沙圪堵站累計(jì)降水量為147.0 mm，窟野河流域轉(zhuǎn)龍灣站累計(jì)降水量為102.0 mm。第二次降水過(guò)程中西柳溝流域敖包灣站次雨量為210.0 mm，高頭窯站次雨量為166 mm.柴登壕站次雨量為139.5 mm;罕臺(tái)川耳字壕站次雨量為149.0 mm，罕臺(tái)廟站次雨量為109.0mm，青達(dá)門站次站雨量為57.0 mm，響沙灣站次雨量為96.0 mm;達(dá)拉特旗合同溝站th降水量達(dá)46.2mm，韓家塔站th降水量為34.1 mm;西柳溝高頭窯站3h降水60 mm;罕臺(tái)川青達(dá)門站th和6h降水量分別達(dá)到38.4、110.8 mm。

3.3 降水量空間分布情況

受大氣環(huán)流、下墊面條件和地形等因素的影響，降水具有顯著的時(shí)空分異特征。由圖4可以看出，2016年研究區(qū)降水空間分布極不均勻，所有站點(diǎn)中年降水量最大值達(dá)到1004.8 mm，而最小值僅有192.0 mm。2016年研究區(qū)年降水量較大的區(qū)域集中在河龍區(qū)間中北部，主要包括黃河有岸的皇甫川、窟野河、禿尾河、佳蘆河和左岸的嵐漪河、蔚汾河、清涼寺溝、湫水河和三川河。年降水量較小的區(qū)域主要包括十大孔兌、無(wú)定河上游和河龍區(qū)間東北部的紅河、楊家川流域。

由圖4和圖5可以看出：研究區(qū)年降水量較大的區(qū)域也是汛期降水量、PlO和P25較大的區(qū)域;P50較大的區(qū)域分布范圍有所減小，主要包括皇甫川、窟野河、禿尾河、佳蘆河、黃河左岸蔚汾河至湫水河之間的區(qū)域和三川河下游區(qū)域;PlO0集中分布的區(qū)域?yàn)槎d尾河、佳蘆河及其黃河對(duì)岸的區(qū)域，以及吳堡水文站附近區(qū)域和十大孔兌中的西柳溝和罕臺(tái)川。值得注意的是，十大孔兌區(qū)域年降水量相對(duì)較小，主要分布在低值區(qū)，但是汛期降水和量級(jí)降雨相對(duì)較大.特別是P25、P50和PloO等量級(jí)降雨量，十大孔兌中的西柳溝和罕臺(tái)川分布在P25、P50和Ploo空間分布的高值區(qū)。如前節(jié)主要降水過(guò)程所述，該區(qū)域8月發(fā)生了兩次大范圍強(qiáng)降水過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）河龍區(qū)間及十大孔兌上中游地區(qū)2016年的年降水量、汛期降水量以及P10、P50和Ploo等量級(jí)降水量均為1966以來(lái)最大值，P25為1966年以來(lái)第二大值，僅次于2013年，2016年研究區(qū)年降水量達(dá)到622.1 mm。

（2）2016年研究區(qū)年降水量、汛期降水量以及不同量級(jí)降雨量均較多年均值偏豐，其中量級(jí)降水量偏豐程度更大，Ploo約為多年均值的10倍。

（3）降水量較大的區(qū)域集中在河龍區(qū)間中北部，年降水量較小的區(qū)域主要包括十大孔兌、無(wú)定河上游和河龍區(qū)間東北部的紅河、楊家川流域。暴雨和大暴雨主要分布在黃河右岸的皇甫川、窟野河、禿尾河、佳蘆河及左岸蔚汾河至湫水河之間的區(qū)域和三川河下游區(qū)域。

（4）十大孔兌區(qū)域年降水量相對(duì)較小，但是汛期降水量和量級(jí)降水量相對(duì)較大。2016年6-10月黃河流域降水量總體偏大，但同時(shí)期黃河干流主要控制站實(shí)測(cè)來(lái)水量與多年均值相比均偏小40%以上，未發(fā)生流域性較大洪水[12]。由此可見(jiàn)，在黃河現(xiàn)狀下墊面條件下，黃河中游地區(qū)的降雨徑流關(guān)系已經(jīng)發(fā)生了較大變化。因此，研究黃河中游地區(qū)現(xiàn)狀下墊面條件下極端降雨事件對(duì)徑流的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 唐蘊(yùn).王浩，嚴(yán)登華，等.近50年來(lái)東北地區(qū)降水的時(shí)空分異研究[J].地理科學(xué)，2005，25（2）：172-176.

[2] 段文軍，王金葉，張立杰，等.1960-2010年漓江流域降水變化特征研究[J].水文，2014，34（5）：88-93.

[3] IPCC. CliiIlate Change 2013： the Physical Science Basis[M].Cambridge： Cambridge University Press， 2013：5.

[4]陳操操，謝高地，甄霖.涇河流域降雨量變化特征分析[J].資源科學(xué)，2007，29（2）：172-177.

[5] 羅琳，王忠靜，劉曉燕，等.黃河流域中游典型支流汛期降雨特性變化分析[J].水利學(xué)報(bào)，2013，44（7）：848-855.

[6] 王國(guó)安.黃河洪水[M]∥史輔成，易元俊，高治定.黃河流域暴雨與洪水.鄭州：黃河水利出版社，1997：103-114.

[7] 康玲玲，王云璋，王國(guó)慶，等.黃河中游河龍區(qū)間降水分布及其變化特點(diǎn)分析[J].人民黃河，1999，21（8）：3-5.

[8] 劉曉燕，李曉宇，黨素珍.黃河主要產(chǎn)沙區(qū)近年降水變化的空間格局[J].水利學(xué)報(bào)，2016.47（4）：463-472.

[9] 霍庭秀，羅虹，李欣慶，等，黃河中游河龍區(qū)間水沙特性分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2009，17（5）：13-15.

[10] 許炯心.黃河內(nèi)蒙古段支流“十大孑L兌”侵蝕產(chǎn)沙的時(shí)空變化及其成因[J].中國(guó)沙漠，2014，34（6）：1641-1649.

[11]劉曉燕.黃河近年水沙銳減成因分析[M].北京：科學(xué)出版社，2016：27-30.

[12] 溫麗葉，狄艷艷，靳莉君，等.2016年汛期黃河流域雨水情特點(diǎn)及氣象成因[J].人民黃河，2017，39（7）：51-54.