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平原区小流域降水量变化特征分析

2012-11-25张新潮

水科学与工程技术 2012年3期
关键词:朱家变幅年份

张新潮

(河北省衡水水文水资源勘测局,河北衡水053000)

1 朱家河流域概况及监测点布设情况

朱家河流域属衡水市一个小区域,位于深州市中南部,控制流域面积150 km2,耕地总面积1.06万hm[1],为平原区小面积降水径流研究区域。

该流域大陆季风气候特点显著,属半湿润、半干旱暖温带大陆季风气候区。四季分明,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽,冬季寒冷少雪。年平均气温12.6 ℃,1月份最冷,平均气温为零下4 ℃,全年无霜期191d,日照时数2616.8h[1]。土壤结冰期从11月中旬至来年的3月中旬。种植作物主要是冬小麦、夏玉米。

朱家河流域属石津渠灌区,西至四干渠,南至四干一分干渠,东至衡榆公路,北至石津灌渠。流域内有8个降水量监测站点,均匀分布于区域内,布局较为合理,具有一定的代表性。

8个站点中,下博、东景萌、西阳台、西辛庄4个站点从1978年开始进行汛期逐日监测,1989年后改为常年监测;大寺李和北榆林2个站点分别从1979年开始进行汛期逐日监测;石槽位、河兰井2个站点从1983年开始进行汛期逐日监测。

2 水变化特征分析

朱家河流域降1978~1988年共11a的流域年及汛期平均降水量成果为《河北省中部平原水文水资源特性研究》[1]中的数值,其他年份沿用该书计算方法,用泰森多边形法求出各雨量站代表该流域的降水系数,然后根据各站、降水系数计算流域平均降水量。

2.1 降水特征值统计

频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线。利用1978~2010年降水量成果计算平均值。均值为算术平均值,在同步系列适线时,均值未进行调整。变差系数Cv值确定:第1次适线采用计算值,当点据拟合不好时,对Cv值进行调整。对系列中出现的特大特小值,在适线时一般不做处理[2]。由于降水量相对稳定,Cv值在地区分布上差别不大,一般在0.2~0.4之间。偏差系数Cs取值一般用Cs/Cv值来反映。Cs/Cv的选用值以最佳适线值为准,一般取0.5的倍数[3]。

朱家河流域年、汛期降水量特征值统计见表1。

表1 朱家河流域年、汛期降水量特征值统计

2.2 降水季节变化特征

选取朱家河流域内东、中、西4个常年站1989~2010年资料,绘制各站年内月平均降水量变化过程线,见图1。

从图1看出,朱家河流域年内降水分布呈山峰状,7月份降水量最大,且以7月份为中心,向年尾、年头依次交替递减。年头坡小、年尾稍大,中间最陡,说明流域内年内降水量分布极不均匀。通过资料(1978~2010年降水序列)分析,7月份流域平均降水量占全年降水量的29.4%,汛期(6~9月)降水量占全年降水量的76.8%,年内降水量明显分布不均。

选取流域内丰水年份和枯水年份降水量资料,分别计算汛期(6~9月)所占年降水量的比率,丰水年份和枯水年份分别为78.1%和73.7%,说明枯水年份降水量年内分布略好。

为更好地了解流域内四季降水量情况,绘制了朱家河流域季节降水量统计表,见表2。

表2 朱家河流域年内降水量统计

由表2看出,朱家河流域春季和秋季降水量基本相当,夏季和冬季降水量相差极大,原因是夏季由于太平洋副热带高压脊线北移,促使西南和东南洋面上暖湿气流向本区输送,成为主要降水季节;冬季受极地大陆性气团控制,天气寒冷、干燥少雪[2];春季和秋季处于冬、夏之交,正处在两种气候交替变化的过度时期,降水量不大也不小。

2.3 降水年际变化特征

根据朱家河流域降水量计算成果,绘制了流域年、汛期、非汛期降水量过程线图,见图2。从图2可以看出,流域内多年平均降水量基本持平,并无增大和减小;汛期(6~9月)降水量有减小的趋势,非汛期降水量呈增长趋势,年内降水量差异在减小,其中1983年、1997年、2003年三个年份年内非汛期降水量已非常接近或超过汛期降水量。

从表3中可以看出,各站年均变幅[4]最大值都接近最小值的3倍,流域平均降水在243.0~701.3mm之间,最大与最小相差458.3mm,说明降水量年际变化差异很大。在从年内各月变幅来看,多年中月降水量也存在着很大的差异,尤其表现在汛期,7、8月份最为突出。

表3 朱家河流域降水量统计表

由于朱家河流域面积较小,各站年内降水量基本相差不大,本次采用流域内计算平均降水量成果来分析降水的年际变化,见图3。

图3看出,1978~1996年,2003~2010年两个阶段模比系数差积曲线[5]总体呈上升趋势,说明降水量总体呈增长趋势,特别是在1989~1996年期间,模比系数差积曲线上升趋势明显,说明降水量明显丰富;1997~2002年模比系数差积曲线下降趋势明显,说明降水量有明显减小趋势。

从图3还可看出,流域内降水有明显的3~5a的小周期变化。对流域降水进行丰枯统计,统计标准为:频率小于37.5%的为丰水年,频率37.5~62.5%为平水年,频率大于62.5%为枯水年[2]。1978~2010年,流域内降水丰水年份出现13次,占39.4%;枯水年份出现14次,占42.4%;平水年份出现6次,占18.2%。数据显示,朱家河流域丰、枯年份出现次数相当,而且出现次数较多,占总年份的81.8%,也说明流域内年际降水量变化差异很大,势必对本区农业生产带来不利危害。

2.4 降水空间变化特征

从表3看出,下博站多年平均降水量最大,其次是东景萌站,最小为西阳台站,说明流域内多年平均降水量东部最大,自东向西依次减少,在西北西辛庄站一带,降水量又有所增大。从月变幅、日最大降水量统计来看,一般较大的月、日降水都在流域西部出现,年最大降水量出现在流域东部。

从多年月均降水变幅来看,流域西部变幅相对较大,东部较小;从年均变幅来看,中、东部变幅最大,变幅都在520mm左右,西部西阳台站变幅最小为421.3mm,西北部西辛庄站变幅稍大为463.5mm。

3 结语

朱家河流域面积不大,降水空间分布还算均匀,多年平均降水差异在40.5mm,降水量自东向西逐渐减小,在西北一带降水量又有所增大。降水量年际变化差异较大,最大年降水量接近最小年降水量的3倍。降水有明显的3~5a的小周期变化。降水量年内分布不均,主要集中在汛期(6~9月),占全年降水量的76.8%。流域内总体降水量并无增减,汛期降水量有减小趋势,非汛期降水量呈增长之势,年内降水差异在缩小。初步分析结果可以为本区农业生产以及小流域降水产流、径流研究提供一定的依据。

[1]河北省衡水水文水资源勘测局.河北省中部平原水文水资源特性研究[R].2000年.

[2]河北省衡水水文水资源勘测局.衡水市水资源评价报告[R].2006.

[3]时振阁.唐山市降水量序列变化规律分析[J].南水北调与水利科技,2010(1):165.

[4]梁川,侯小波,潘妮.长江源高寒区域降水和径流时空变化规律分析[J].南水北调与水利科技,2011(1):57.

[5]王树谦,陈南祥.水资源评价与管理[M].北京:水利电力出版社,1996.

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