招苏台河王宝庆站降水特征及演变趋势分析

2013-12-14吉相臣孟祥彪周新川

地下水 2013年1期

吉相臣，孟祥彪，周新川

(辽宁省水文水资源勘测局铁岭分局，辽宁铁岭112000)

降水量是重要的自然资源之一，它影响流域生态水文过程，继而影响径流的形成、水资源的稳定性和植被生产力。本文对昌图西北部招苏台河流域王宝庆站的降水特性及演变趋势进行分析，对该地区开展生态环境治理和水土保持工作有着重要的意义，也为合理利用水资源和制定水资源长期规划以及保护流域水资源等都具有重要的参考价值。

1 流域概况

招苏台河，明代称大创忽儿河。传说清初为祭蒙古太子昭苏而命名为招苏太子河。历史久远发生音变，现称招苏台河。招苏台河发源于吉林省梨树县哈达岭大黑山之西赫里峰南，流经梨树县，在昌图县曲家店乡两家子村进入铁岭市，在昌图县通江口乡北汇入辽河。主要支流有条子河、小南河、新开河、二道河和小河子。招苏台河发源于山地丘陵区，穿过中长铁路后进入漫岗、平原区。河道弯曲，主槽宽20～50 m。

从地质角度来看，本流域属松辽沉降带的南部，自燕山运动开始形成北东向断陷，导致全区下降，沉积了巨厚的侏罗、白垩系地层。受喜山运动的影响，区域缺失第三纪地层。进入第四纪以来，全区以间歇性下降为主，普遍沉积了第四系松散积物，形成了波状准平原地貌。

王宝庆水文站位于昌图县付家林场乡王宝庆村，东经123°53'，北纬 43°13'。集水面积为 2 153 km2，距河口距离101 km，是招苏台河的主要控制站。

2 研究方法

本文分析资料为王宝庆站1951～2011年完整的降水整编资料，采用降水倾向率法和曼-肯德尔(Mann-Kendall)秩次相关法进行分析。线性倾向估计法能够很好地反映降水的多年演变趋势特征;而肯德尔秩次相关法能定性地给出演变趋势并能对结果进行显著性检验。

2.1 降水倾向率法

降水量的长期趋势变化，可以用线性回归方程表示

式中:P为降水量;线性趋势变化率方程为 α1=dp/dt，α0为常数。我们设k=10×α1作为降水倾向率，其单位为mm/10a，方程中的系数可以用最小二乘法或经验正交多项式来确定。当K＞0时，说明降水量P随着时间t呈上升的趋势，K＜0时说明降水量P随着时间t呈下降的趋势。

2.2 曼-肯德尔(Mann-Kendall)秩次相关法

肯德尔非参数秩次相关检验法主要是通过计算统计量τ，方差δτ和标准化变量Z，来判定序列趋势是否显著。计算公式如下:

式中:s为序列所对偶观测值(Xi，Xj，i＜ j中，Xi＜ Xj)出现的次数，s介于-1和1之间;n为序列长度。取 α=0.05的显著水平，如果一序列有明显的趋势，可以通过反查正态分布表，得到其检验临界值为Zα。当|Z|＜Zα，序列趋势不显著;当|Z|＞Zα，序列趋势显著;且 Z＞0，序列呈上升或增加的趋势，Z＜0，序列呈下降或减少的趋势。

3 降水特征

3.1 年内分配

通过王宝庆站1951～2011年61年的降水资料分析统计得出，王宝庆站多年平均降水量不512.9 mm，降水主要集中在汛期(6～9月)，平均降水量为389 mm，占年降水量的75.8%;冬春降水稀少，非汛期(10～次年5月)平均降水量123.9 mm，占年降水量的24.2% 。最大月降水量一般出现在7、8月，两月多年平均降水量260.2 mm，占年降水量的50.7%;最小月降水量出现在1、2月，两月降水量仅占年降水量的1.3%。王宝庆站各月降水量及年内分配情况见图1。

图1 王宝庆站各月降水量及年内分配图

3.2 年际变化

王宝庆站降水年际变化比较明显，Cv值为0.22，最大年降水量为828.7 mm(1956年)，最小年降水量只有299.5 mm(1982年)，两者的比值为2.77。

从图2中可以看出，王宝庆站50年代属于多雨年代，60、90年代以及2000年以后属于少雨年代，70、80年代属于基本正常。

图2 王宝庆站降水量年际变化曲线图

4 演变趋势

4.1 降水倾向率法

根据降水倾向率法对王宝庆站年、汛期和非汛期降水量的变化趋势进行了分析。图中细实线代表降水量变化，粗实线代表降水量线性演变趋势。以10年滑动平均曲线表示王宝庆站的年降水倾向率为-8.52 mm/10a;汛期降水倾向率为 -8.43 mm/10a;非汛期降水倾向率则为 -0.01 mm/10a。由此可见，在过去61 a里，王宝庆站年、汛期、非汛期降水量均有减少的趋势，且汛期降水变化趋势与年降水变化趋势的降水倾向率比较一致，即汛期降水量变化趋势也决定着全年降水量的趋势，非汛期降水量的影响较小。