楊正華
(甘肅省水利廳石羊河流域管理局,甘肅武威733000)
石羊河流域降水特征值及變化趨勢分析
楊正華
(甘肅省水利廳石羊河流域管理局,甘肅武威733000)
采用Ma nn-K e nda 1 1秩檢驗、斯波曼(SPe a r m a n)秩次相關(guān)法和線性趨勢回歸3種方法,對流域各雨量站降水長期變化趨勢進(jìn)行顯著性檢驗,并給出趨勢方程。并應(yīng)用皮爾遜Ⅲ型降雨頻率曲線,統(tǒng)計分析了流域各代表站降水特征值和典型年的年降水量。統(tǒng)計分析表明流域降水量多年變化相對穩(wěn)定,降水量平水年出現(xiàn)的概率最大。
降水變化趨勢;典型年降水量;石羊河流域
石羊河流域位于祁連山東段,受東亞夏季風(fēng)和高原季風(fēng)的共同影響降水較多。降雨和蒸發(fā)是石羊河流域水資源短缺首要風(fēng)險敏感自然因子[1],流域的水資源主要來源于祁連山出山口上游的降水和冰川徑流[2]。黃玉霞等[3]研究認(rèn)為石羊河流域出山口上游山區(qū)近55年降雨總體呈減少趨勢。
利用55年較長系列水文氣象資料,通過對流域降水時空分布和長期變化特征研究,認(rèn)識其長期變化規(guī)律,成果將對水利工程和其他有關(guān)工程設(shè)計具有重要參考作用,為流域水資源合理開發(fā)、利用、配置和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù),使水資源在支持地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮更大作用。
石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部,地勢南高北低,自西南向東北傾斜,由南而北可分為南部祁連山地、中部走廊平原、北部北山山地和阿拉善高原四個地形區(qū)。流域面積4.16萬km2。流域行政區(qū)劃包括武威市的古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣全部及天??h部分,金昌市的永昌縣及金川區(qū)全部,以及張掖市肅南縣和山丹縣部分地區(qū)、白銀市景泰縣的少部分地區(qū),流域共涉及4市9縣(區(qū))。全流域2012年總?cè)丝?20.36萬人[4],集水面積大于300km2的較大河流[5],自西向東有西大河、東大河、西營河、金塔河、雜木河、黃羊河、古浪河和大靖河。石羊河流域人口密度已達(dá)55人/km2,是我國內(nèi)陸河流域中人口密度最大,人均國內(nèi)生產(chǎn)總值最高,人均水資源占有量最少,中下游水資源供需矛盾最突出,生態(tài)惡化程度最嚴(yán)重的地區(qū)[6-7]。
2.1基本資料
石羊河流域水文氣象部門管理的雨量站共有44個,其中,水文部門管理的30個;氣象部門管理的4個。流域外圍雨量站10個,其中,水文部門管理的7個;氣象部門管理的3個。采用44個雨量站1956~2010年降水資料進(jìn)行統(tǒng)計分析。
2.2降水的空間分布
流域內(nèi)降水量總體趨勢是由東南部向西北部遞減,山區(qū)降水量多,平原區(qū)降水量少。東南部的祁連山區(qū)降水多在200~500m m,烏鞘嶺一帶降水量高達(dá)550m m以上,而平原區(qū)降水量多在150~200m m之間,民勤縣北部的降水量只有100m m。石羊河流域降水量的空間分布見圖1。
2.3降水的多年變化
經(jīng)統(tǒng)計分析,流域各雨量站C v值在0.14~0.38之間,年極值比在1.57~6.76之間。C v值或年極值比在空間有明顯的分帶性,山區(qū)小于平原區(qū),上游區(qū)小于中游區(qū)、中游區(qū)小于下游區(qū)。
2.4降水的長期變化趨勢
降水量序列的趨勢是否顯著,直接反映了研究區(qū)域的水文序列受氣候變化和人類活動的影響程度[8-9],其判斷方法常采用M a nn-K e nda 1 1秩檢驗[10-11]、斯波曼(SPe a r m a n)秩次相關(guān)法[10-11]、線性趨勢回歸法進(jìn)行檢驗[10-11]。
圖1 石羊河流域降水量等值線圖
按照上述3種方法將各雨量站逐年降水量變化過程進(jìn)行趨勢檢驗,計算結(jié)果表明,永昌以西及整個西大河流域所在區(qū)域年降水量顯著增加;西以金塔河分水嶺,北以南營、武南、吳家井一線,東北、東南以及南部的流域分水嶺包圍的區(qū)域,年降水量不顯著性減少;其他區(qū)域為年降水量不顯著性增加。石羊河流域各代表雨量站逐年降水量變化趨勢項檢驗見表1(限于篇幅,只列出具有代表性的14個雨量站,下同)。
2.5不同年代降水的豐枯變化
按照《降水量觀測規(guī)范》[12]、《水文資料整編規(guī)范》[13]和《水文情報預(yù)報規(guī)范》[14]年降水量豐枯劃分標(biāo)準(zhǔn),20世紀(jì)50年代除黃娘娘臺站為偏豐年,永昌、金川峽、雜木寺、古浪、大靖峽等站為平水年外,其余各站均為偏枯到枯水年;60年代除南營站為偏豐,其余站均為平水年;70年代除民勤、石家莊、大靖峽站為偏豐年外,其余各站均為平水年;80年代除大靖峽站偏豐年外,其余各站均為平水年;90年代均為平水年;2000~2009年除西大河、永昌、民勤站為偏豐年、大靖峽水庫站為枯水年外,其余各站均為平水年。可以看出,石羊河流域各代表站的年降水量平水年出現(xiàn)的幾率最大,說明流域降水量的多年變化相對穩(wěn)定。
表1 各代表雨量站逐年降水量變化趨勢項檢驗
2.6各代表站典型年降水量
根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細(xì)則規(guī)定,水資源調(diào)查評價中降水量頻率曲線的線型一般采用皮爾遜Ⅲ型[15]。選用皮爾遜Ⅲ型曲線的參數(shù),通過計算機(jī)程序適配線,求得各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量見表2。
表2 各代表雨量站統(tǒng)計參數(shù)及典型年降水量
(1)流域降水C v值在0.14~0.38之間,年極值比在1.57~6.76之間。C v值或年極值比山區(qū)小于平原區(qū),上游區(qū)小于中游區(qū),中游區(qū)小于下游區(qū)。
(2)采用Ma nn-K e nda 1 1秩檢驗等3種方法,對石羊河流域各雨量站降水的變化趨勢進(jìn)行顯著性檢驗,永昌以西及整個西大河流域所在區(qū)域年降水量顯著增加;西以金塔河分水嶺,北以南營、武南、吳家井一線,東北、東南以及南部的流域分水嶺包圍的區(qū)域,年降水量不顯著性減少;其他區(qū)域為年降水量不顯著性增加的區(qū)域。
(3)流域降水量的多年變化相對穩(wěn)定。20世紀(jì)50年代基本為偏枯年,60、70、80、90年代和21世紀(jì)初基本為平水年。流域各代表站的年降水量平水年出現(xiàn)的幾率最大,多年變化相對穩(wěn)定。
(4)應(yīng)用皮爾遜Ⅲ型降水量頻率曲線,求得各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量。
分析石羊河流域降水量的變化趨勢,對于研究流域水資源量的變化趨勢具有重要參考價值,并對水資源評價和再分配具有重要指導(dǎo)意義。各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量,對于水利工程設(shè)計具有重要參考作用。據(jù)統(tǒng)計,流域出山口徑流量呈逐年下降趨勢,今后應(yīng)加大原因分析,包括全流域和流域上游山區(qū)降雨總體趨勢分析。
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:1672-2469(2016)05-0023-03
D0I∶10.3969/j.i s s n.1672-2469.2016.05.010
2016-01-20
楊正華(1963年—),男,高級工程師。