濟寧市降蒸時空變化趨勢分析

李曉霜 齊云婷 時延慶

（山東省濟寧市水文局 濟寧 272100）

1 研究區(qū)概況

濟寧市位于魯西南腹地，地處黃淮海平原與魯中南山地交接地帶。地理坐標為北緯34°26′～35°57′，東經(jīng)115°52′～117°36′，南北長167km，東西寬158km，總面積11285km2。濟寧屬暖溫帶季風型大陸性氣候區(qū)，其特點是春季多風，雨少易旱，夏季溫熱，多雨易澇，秋季天高氣爽，旱澇相間，冬季寒冷干燥，雨雪稀少。年平均氣溫13.8℃，月平均最高氣溫26.7℃，發(fā)生在7月份，月平均最低氣溫-1.2℃，發(fā)生在1月份。

2 資料選用

本次分析計算選用站點資料的基本原則是：選用的站點布局盡可能均勻分布在濟寧各個地區(qū)，且資料質(zhì)量、系列長度和站網(wǎng)密度滿足分析評價要求；對降蒸變化梯度較大的地區(qū)，選用站點適當加密。

降水資料采用濟寧地區(qū)37 個常年雨量站1956—2016年日降水量系列資料，蒸發(fā)資料采用濟寧5 個有水面蒸發(fā)量觀測任務(wù)的水文站和10 個氣象站1980—2016年日蒸發(fā)量系列資料。

3 降水分析

3.1 分析計算方法

（1）單站年降水量統(tǒng)計分析

對所選雨量站進行年降水量統(tǒng)計參數(shù)的分析計算，多年平均年降水量一律采用算術(shù)平均法，變差系數(shù)Cv用矩法公式計算。偏差系數(shù)與變差系數(shù)的比值（Cs/Cv）一般采用2.0，采用2.0 確實擬合不好的地區(qū)，適當調(diào)整Cs/Cv值。經(jīng)驗頻率應(yīng)采用數(shù)學期望公式計算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型。

經(jīng)驗頻率計算公式為：Pm=m/（n+1）

式中：m—1，2，3，…，n；

n—系列長度。

式中：Xi—年降水量（i=1，2，3，…，n）；

n—系列長度。

CV值計算公式：

（2）豐、枯水年份劃分計算的標準為：

豐水年 Xi＞（+0.33δ）

平水年（+0.33δ）≥Xi＞（-0.33δ）

枯水年 Xi≤（-0.33δ）

式中：—多年平均年降水量，mm；

Δ—年降水系列的均方差，mm；

Xi—逐年降水量，mm。

3.2 降水量的地域分布特征

根據(jù)各單站年降水量統(tǒng)計分析結(jié)果，繪制1956—2016年和1980—2016年同步期多年平均年降水量等值線圖，以反映降水量的地區(qū)分布規(guī)律。

由于受地理位置、地形地貌、氣流運動及天氣系統(tǒng)等因素的影響，全市年降水量在地區(qū)上分布不均，年際年內(nèi)變化較大，主要表現(xiàn)為如下幾個特點：

（1）降水量自東南向西北遞減

同一緯度附近各地的多年平均降水量，受海洋水汽輸送和本市東部多山區(qū)、西部多為平原的影響，呈自東南向西多北呈遞減趨勢。

（2）地形對降水的影響十分明顯

該市的東部為山區(qū)，西部為平原區(qū)，多年平均降水量等值線由東部山區(qū)的800mm 遞減到西部平原區(qū)的600mm，地形對氣流的阻擋和抬升作用，使山地降水量多于平原。

3.3 降水量的年際、年內(nèi)變化

（1）降水量年際變化

濟寧屬北溫帶半濕潤性氣候區(qū)，降水受季風氣候影響，年際差異大，豐、枯交替發(fā)生，并有連豐、連枯豐枯水年變化幅度大等特征。

豐、枯水年變化幅度大。參與本次分析研究的32個雨量站1956—2016年系列最大年降水量與最小年降水量比值2.6～5.0 之間，極值差一般在700～1200mm之間，極值比最大值為4.94，極值差最大為1158mm，均出現(xiàn)在汶上站；極值比最小值為2.63，出現(xiàn)在微山站；極值差最小值為737.7mm，出現(xiàn)在書院站。

圖1 1956—2016（左）年和1980—2016（右）年多年平均年降水量等值線圖

連豐、連枯交替出現(xiàn)。最長的連豐期是5年，出現(xiàn)時間為2003—2007年；最長的連枯期為4年，出現(xiàn)2 次，分別出現(xiàn)在1986—1989年、2012—2016年。從連豐期和連枯期的統(tǒng)計分析還可以看出，1956—1980年為豐水期，其中豐水年有12年，枯水年只有5年；1981—2002年為枯水期，其中豐水年只有5年，枯水年有13年。

分析繪制濟寧市平均年降水量差積曲線，即以年份為橫坐標，以降水量與多年平均年降水量比值的差值累積值為縱坐標的過程線，見圖2。從圖2可看出，年降水量在1956—1975年為上升段，屬豐水期；1976—2002年為下降段，屬枯水期；2002—2016年為一個升降周期。

圖2 濟寧市年降水量差積曲線圖

（2）降水量年內(nèi)分配

選取具有1956—2016年分月資料齊全且均勻分布在濟寧地區(qū)的雨量站作為代表站，繪制濟寧市雨量代表站多年平均降水量月分配變化折線圖，見圖3。由圖3 可以看出，濟寧市降水量年內(nèi)分配很不均勻，各季節(jié)降水量相差懸殊。年內(nèi)降水量主要集中在汛期6—9月，各站6—9月降水量占年降水量的比值在69.4%～74.7%，汛期降水又主要集中在7—8月份，其他月份降水量很小。

圖3 濟寧市雨量代表站多年平均降水量月分配變化折線圖

4 蒸發(fā)分析

4.1 分析計算方法

（1）各站多年平均年蒸發(fā)量計算

濟寧市水面蒸發(fā)量觀測的儀器有E601、Φ20型蒸發(fā)器，需將各選用站觀測的蒸發(fā)量數(shù)值統(tǒng)一換算成E601 型蒸發(fā)器蒸發(fā)量，求得各站水面蒸發(fā)量系列，選取具有1980—2000年系列資料的蒸發(fā)站用算術(shù)平均法求出各站多年平均年蒸發(fā)量。

（2）干旱指數(shù)計算

干旱指數(shù)是反應(yīng)氣候干濕程度的指標，通常用年蒸發(fā)能力和年降水量的比值表示。年水面蒸發(fā)能力采用E601 型蒸發(fā)器測得的水面蒸發(fā)量，即多年平均干旱指數(shù)為多年平均E601年水面蒸發(fā)量與多年平均年降水量之比。干旱指數(shù)越大，說明蒸發(fā)能力遠大于降水能力，干旱程度就越嚴重。我國氣候干濕分帶與干旱指數(shù)的關(guān)系如下：干旱指數(shù)＜0.5為非常濕潤，0.5～1.0 為十分濕潤，1～3 為半濕潤，3～7 為半干旱，干旱指數(shù)＞7 為干旱。

4.2 水面蒸發(fā)量的變化趨勢

由1980—2016年15 個站點多年平均年蒸發(fā)量可以看出，濟寧市多年平均水面蒸發(fā)量的變化范圍在800～1100mm 之間，地域分布上自南向北遞增，且變化不大，湖區(qū)蒸發(fā)量相對較小。南部韓莊站1980—2016年多年平均年水面蒸發(fā)量為844.9mm，北部的梁山站為1097.1mm。

4.3 干旱程度分析

選用各站1980—2016年同步期的多年平均降水量和蒸發(fā)量用泰森多邊形法計算出濟寧各縣市區(qū)多年平均降水量和蒸發(fā)量，分析計算出濟寧各縣市區(qū)干旱情況，如表1?？梢钥闯?，濟寧市多年平均干旱指數(shù)在1.4～1.7 之間，屬于半濕潤氣候帶。其地域分布湖東干旱指數(shù)小于湖西，氣候湖東較湖西為濕潤。

表1 濟寧市蒸發(fā)站水面蒸發(fā)量及干旱指數(shù)表

5 結(jié)論

5.1 降水特征分布

全市1956—2016年平均降水量等值線總的分布趨勢自東南向西北逐減。1956—2016年平均降水量從微山韓莊的800mm 向西北的梁山的600mm 遞減。

濟寧市各地降水量年際變化幅度很大，存在著明顯的豐、枯水年交替出現(xiàn)現(xiàn)象，連續(xù)豐水年和連續(xù)枯水年的出現(xiàn)也十分明顯。連豐、連枯以2年出現(xiàn)的最多，其次為連續(xù)3年的，最長的連豐期是5年的2003—2007年；最長的連枯期為4年的1986—1989年和2012—2016年。降水量的年內(nèi)分配具有明顯的季節(jié)性。全年的降水量約有四分之三集中在汛期；其中汛期大部分降水又集中在7、8月份。濟寧市降水年際年內(nèi)變化劇烈這一特點，是造成濟寧市洪澇、干旱等自然災害頻繁的根本原因，同時也給水資源開發(fā)利用帶來很大困難。

5.2 蒸發(fā)特征分布

濟寧市多年平均蒸發(fā)量1000mm，地區(qū)分布是從南到北遞增，且變化不大，受南四湖影響，湖區(qū)蒸發(fā)量較小。干旱系數(shù)在1.4～1.7 之間，地區(qū)分布是從湖東地區(qū)向湖西地區(qū)遞增，濟寧地區(qū)干旱指數(shù)受降水量影響較大■