彬州市降雨徑流變化趨勢(shì)分析

張琳娜

（咸陽(yáng)市彬州市水資源工作站,陜西 咸陽(yáng) 713500）

降雨徑流對(duì)區(qū)域水資源影響深遠(yuǎn)。為適應(yīng)彬州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和水資源供求情況的新變化,科學(xué)規(guī)劃水資源的開發(fā)利用與保護(hù),需對(duì)彬州市降雨徑流變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

1 概況

彬州市地勢(shì)西南高東北低,總面積1184 km2,現(xiàn)轄13 個(gè)鎮(zhèn)37 萬(wàn)人。彬州市屬于暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候,多年平均降水量為588.5 mm ,多年平均水面蒸發(fā)量為853 mm,干旱指數(shù)為1.4左右。境內(nèi)有大小溝道4089 條,其中流域面積在100 km2以上的有四郎河、紅巖河、三水河、磨子河、水簾河、太峪河及百子溝。主要河流特征值見表1。

表1 彬州市主要河流特征值表

2 降雨分區(qū)及計(jì)算方法

2.1 降雨分析

根據(jù)彬州市自然地理?xiàng)l件及水資源分布特點(diǎn)、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀等實(shí)際情況,采用流域分區(qū)套行政分區(qū)的方法,將彬州市劃分為4個(gè)水資源綜合利用五級(jí)分區(qū) 。各分區(qū)具體情況敘述如下：

①北部高原溝壑區(qū)：包括涇河以北的丘陵及高原區(qū)域,不含涇河川道區(qū)域,面積601 km2。主要河流有四郎河、紅巖河、百子溝及三水河。涉及永樂(lè)鎮(zhèn)、北極鎮(zhèn)、新民鎮(zhèn)、小章鎮(zhèn)、炭店鎮(zhèn)、香廟鎮(zhèn)、龍高鎮(zhèn)共7 個(gè)鎮(zhèn)。

②涇河川道區(qū)：包括涇河沿岸的川道區(qū)域,面積108km2。涉及北極鎮(zhèn)、義門鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、炭店鎮(zhèn)、香廟鎮(zhèn)、太峪鎮(zhèn)共6個(gè)鎮(zhèn)。

③南部梁峁溝壑區(qū)：為涇河以南的梁峁區(qū)域,不包括涇河川道。面積253 km2。區(qū)域主要有水簾河、西溝、南溝、太峪河等河流,地下水埋藏較深。涉及城關(guān)鎮(zhèn)、水口鎮(zhèn)、韓家鎮(zhèn)、太峪鎮(zhèn)4個(gè)鎮(zhèn)。

④南部丘陵水源涵養(yǎng)區(qū)：主要為西南部山丘區(qū),面積222 km2?？h城水源水簾河、太峪河、磨子河等河流河源均發(fā)源于此,涉及韓家鎮(zhèn)、太峪鎮(zhèn)、底店鎮(zhèn)3 個(gè)鎮(zhèn)。

2.2 計(jì)算方法

根據(jù)區(qū)域降水量的分析計(jì)算需要,收集了北極、新民、景村、蘆村河、天堂寺、亭口6個(gè)雨量站1956年～2015年59年月年降水量觀測(cè)系列資料,作為彬州市區(qū)域降水量分析計(jì)算及多年平均降水量等值線勾繪的主要選用站。因縣域內(nèi)雨量站點(diǎn)稀少,分布不均勻,且涇河以南無(wú)雨量站點(diǎn),因此,區(qū)域降水量采用泰森多邊形法（見圖1）進(jìn)行分析計(jì)算,并以多年平均降水量等值線法進(jìn)行復(fù)核。泰森多邊形法計(jì)算公式如下：

圖1 泰森多邊形法

式中：Xi為雨量站i的時(shí)段降雨量,mm； fi為雨量站i的多邊形面積,km2；F為各多邊形面積之和,km2。

3 降雨分析

依據(jù)區(qū)域7個(gè)雨量站1956年～2015年同步期長(zhǎng)系列降水量資料,計(jì)算得彬州市多年平均降水量588.5 mm,折合年降水總量為69679 萬(wàn)m3。最大年降水量為910.7 mm,發(fā)生在1983 年,最小年降水量為347.4 mm,發(fā)生在1995 年,極值比為2.6,變差系數(shù)0.19,最大、最小年降水量分別是多年降水量的154.7%、59.0%。

3.1 分區(qū)年降水量

根據(jù)區(qū)內(nèi)雨量站點(diǎn)1956年～2015年59年同步系列數(shù)據(jù),計(jì)算得各水資源利用分區(qū)中面平均年降水量最大為南部丘陵水源涵養(yǎng)區(qū),達(dá)618.8 mm,最小為涇河川道區(qū),為560.3 mm,前者是后者的1.10倍。分區(qū)多年平均降水量、變差系數(shù)Cv、倍比及不同頻率年降水量計(jì)算成果見表2。

表2 彬州市水資源利用分區(qū)降水量成果表

3.2 降水時(shí)空分布特點(diǎn)

由于受地形及大氣來(lái)源的影響,區(qū)域降水量的時(shí)空分布特點(diǎn)為：地域分布不均,年際間變化較大,年內(nèi)分配極不均勻。

（1）降水量的地區(qū)分布

區(qū)域多年平均降水量分布總體上是涇河川道最小,由涇河川道向南塬、北塬逐漸遞增,南部大于北部,山區(qū)大于塬區(qū)。北部高原溝壑區(qū)大部分區(qū)域年降水在560 mm～620 mm之間,最大為西北部四郎河丘陵溝壑區(qū),年降水大于620 mm；南部梁峁溝壑區(qū)在560 mm～600 mm之間,南部丘陵水源涵養(yǎng)區(qū)大部分區(qū)域在600 mm～620 mm之間,水簾河、磨子河上游、太峪河河源在620 mm以上；涇河川道在550 mm～560 mm之間。最大為南部水簾河河源區(qū)域,年降水量大于630 mm以上,最小為涇河川道縣城區(qū)域在550 mm左右。

（2）年際變化

通過(guò)對(duì)選用雨量站1956 年～2015 年同步期系列資料分析計(jì)算,區(qū)域降水量站點(diǎn)變差系數(shù)Cv在0.21～0.24之間,各站點(diǎn)系列最大與最小年降水量極值比在2.74～3.67之間,降水量年際變化較大。彬州市選用代表站變差系數(shù)、極值比統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 彬州市選用雨量站極值比及變差系數(shù)統(tǒng)計(jì)

從表3可以看出：北極站極值比最大3.67,景村站最小為2.74。南部、北部降水站點(diǎn)比涇河川道降水站點(diǎn)的極值比、變差系數(shù)的數(shù)值要大,在區(qū)域上表現(xiàn)為由南部、北部向中部逐漸遞減。

（3）年內(nèi)分配

區(qū)域年內(nèi)降水表現(xiàn)出春季少雨,夏季集中,秋季不夠,冬季稀少,年內(nèi)分配極不均勻。多年平均最大月、春、夏、秋、冬四季及汛期降水量占全年降水量百分比統(tǒng)計(jì)見表4。

表4 彬州市雨量代表站四季、汛期、最大月降水量占年降水百分比統(tǒng)計(jì)

從站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出年降水主要集中在夏季,各站點(diǎn)夏季6月～8月降水量占全年降水量在44.3%～56.2%之間,汛期6月～9月降水量占全年降水量在63.2%～72.7%之間,所占權(quán)重很大。

四季分配為：春季降水量約占全年降水量15.0%～20.3%之間；夏季降水量約占44.3%～56.2%之間；秋季降水量占年降水24.8%～31.6%；冬季降水量占年降水的3.1%～4.2%之間。多年平均最大月降水量出現(xiàn)在7月、8月、9月份,最大月占年降水百分比在18.1%～24.4%之間,最小月降水量均出現(xiàn)在12月份,最小月占年降水百分比在0.7%～1.0%之間,最大月是最小月的18.9～30.5倍；連續(xù)四個(gè)月降水量出現(xiàn)在汛期6月～9月。

3.3 降水量的變化趨勢(shì)

按年代分時(shí)段對(duì)各站降水做統(tǒng)計(jì)分析,選用站各時(shí)段降水與多年均值比較見表5,各時(shí)段降水距平見表6。選用站各時(shí)段降水量中,以1981年～1990年最豐,1991年～2000年最枯。從各時(shí)段降水量的變化情況看,1956年～2015年近59年來(lái),區(qū)域雨量代表站年降水量總的趨勢(shì)是豐枯交替頻繁變化。在區(qū)域上表現(xiàn)為南部豐枯變化比北部豐枯變化劇烈。

表5 選用站不同時(shí)段平均年降水量統(tǒng)計(jì)表

表6 選用站不同時(shí)段年降水量距平表

通過(guò)選用站各時(shí)段降水量與多年均值的距平分析來(lái)看：1981年～1990年偏多幅度最大,在3.6%～15.5%之間；1956年～1960年、1971年～1980年、1991年～2000年三個(gè)時(shí)段大部分雨量站降水量比多年平均偏少, 1991年～2000年比多年平均偏少幅度最大,偏枯在6.2%～19.5%之間。1956年～2015年59年間降水隨時(shí)段呈現(xiàn)出稍枯、稍豐、枯、豐、枯、豐的變化過(guò)程,也就是說(shuō)區(qū)域降水隨時(shí)間表現(xiàn)為豐枯不斷交替變化的趨勢(shì)。各年代降水量變化趨勢(shì)圖見圖2。

圖2 雨量站各年代降水量變化趨勢(shì)圖

4 主要河流年徑流特征

根據(jù)區(qū)域代表性原則,選擇紅巖河、百子溝、三水河、水簾河、南溝、太峪河共六條河流做作為主要河流,分析其特性。

4.1 地區(qū)分布

通過(guò)對(duì)6條河流的分布分析,區(qū)域年徑流深的地區(qū)分布與降水量的地區(qū)分布相似,總的規(guī)律是由涇河川道向北部、南部逐漸遞增,南部遞增比北部幅度大。北部高原溝壑區(qū)多年平均徑流深一般在50 mm～65 mm之間；涇河川道在40 mm～50 mm之間；南部溝壑梁峁區(qū)在50 mm～70 mm之間；南部丘陵水源涵養(yǎng)區(qū)在70 mm～80 mm之間,水簾河、磨子河河源區(qū)在80 mm以上。

4.2 年際變化

區(qū)域河川徑流為降雨補(bǔ)給,徑流的年際變化一般主要受降水的影響,呈現(xiàn)和降水相類似的地域性差異,所不同的是徑流除受降水的影響外,同時(shí)還受到區(qū)域地質(zhì)、地貌等下墊面條件的影響,因此,徑流的年際變化比降水量更為劇烈,地區(qū)間的差異也較大。

區(qū)域主要河流年徑流的變差系數(shù)Cv值在0.62～0.8之間,紅巖河最大,為0.8,水簾河最小,為0.62；主要河流年徑流量極值比變化在19.8～13.1之間, 水簾河最小,為9.8,紅巖河最大13.1；徑流量的年際變率在2.78～3.33之間；主要河流的年際間的變率與極值比、變差系數(shù)基本上相對(duì)應(yīng)。

4.3 年內(nèi)分配

域內(nèi)徑流年內(nèi)分配受降水年內(nèi)分配的影響,呈現(xiàn)與降雨基本一致的特點(diǎn),多年平均年內(nèi)月分配很不均,徑流量主要集中于7月～10月或8月～11月,且多以洪水的形式出現(xiàn)。豐水年比枯水年的汛期及連續(xù)四個(gè)月百分比大,月極值比也大,也就是說(shuō),豐水年汛期水量大且集中,而枯水年各月徑流比較平均。

5 結(jié)語(yǔ)

彬州市水資源主要以降雨和江河徑流補(bǔ)給為主,而徑流又受降雨影響較大。通過(guò)分析區(qū)內(nèi)降雨徑流特征可知,彬州市降雨和徑流的特征相似,即從涇河川道分別向南、北遞增,南部大于北部,山區(qū)大于塬區(qū)。降雨趨勢(shì)呈豐枯交替,徑流區(qū)域和年際差異較大,年內(nèi)主要集中于汛期,可供當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用進(jìn)行參考。