石羊河流域降水特征值及变化趋势分析

2016-04-18杨正华

水利规划与设计 2016年5期

关键词：石羊河雨量站降水量

杨正华

（甘肃省水利厅石羊河流域管理局，甘肃武威733000）

石羊河流域降水特征值及变化趋势分析

杨正华

（甘肃省水利厅石羊河流域管理局，甘肃武威733000）

采用Ma nn-K e nda 1 1秩检验、斯波曼（SPe a r m a n）秩次相关法和线性趋势回归3种方法，对流域各雨量站降水长期变化趋势进行显著性检验，并给出趋势方程。并应用皮尔逊Ⅲ型降雨频率曲线，统计分析了流域各代表站降水特征值和典型年的年降水量。统计分析表明流域降水量多年变化相对稳定，降水量平水年出现的概率最大。

降水变化趋势；典型年降水量；石羊河流域

前言

石羊河流域位于祁连山东段，受东亚夏季风和高原季风的共同影响降水较多。降雨和蒸发是石羊河流域水资源短缺首要风险敏感自然因子［1］，流域的水资源主要来源于祁连山出山口上游的降水和冰川径流［2］。黄玉霞等［3］研究认为石羊河流域出山口上游山区近55年降雨总体呈减少趋势。

利用55年较长系列水文气象资料，通过对流域降水时空分布和长期变化特征研究，认识其长期变化规律，成果将对水利工程和其他有关工程设计具有重要参考作用，为流域水资源合理开发、利用、配置和保护提供科学依据，使水资源在支持地方经济可持续发展过程中发挥更大作用。

1 研究区概况

石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部，地势南高北低，自西南向东北倾斜，由南而北可分为南部祁连山地、中部走廊平原、北部北山山地和阿拉善高原四个地形区。流域面积4.16万km2。流域行政区划包括武威市的古浪县、凉州区、民勤县全部及天祝县部分，金昌市的永昌县及金川区全部，以及张掖市肃南县和山丹县部分地区、白银市景泰县的少部分地区，流域共涉及4市9县（区）。全流域2012年总人口220.36万人［4］，集水面积大于300km2的较大河流［5］，自西向东有西大河、东大河、西营河、金塔河、杂木河、黄羊河、古浪河和大靖河。石羊河流域人口密度已达55人/km2，是我国内陆河流域中人口密度最大，人均国内生产总值最高，人均水资源占有量最少，中下游水资源供需矛盾最突出，生态恶化程度最严重的地区［6-7］。

2 降水及其分布

2.1基本资料

石羊河流域水文气象部门管理的雨量站共有44个，其中，水文部门管理的30个；气象部门管理的4个。流域外围雨量站10个，其中，水文部门管理的7个；气象部门管理的3个。采用44个雨量站1956～2010年降水资料进行统计分析。

2.2降水的空间分布

流域内降水量总体趋势是由东南部向西北部递减，山区降水量多，平原区降水量少。东南部的祁连山区降水多在200～500m m，乌鞘岭一带降水量高达550m m以上，而平原区降水量多在150～200m m之间，民勤县北部的降水量只有100m m。石羊河流域降水量的空间分布见图1。

2.3降水的多年变化

经统计分析，流域各雨量站C v值在0.14～0.38之间，年极值比在1.57～6.76之间。C v值或年极值比在空间有明显的分带性，山区小于平原区，上游区小于中游区、中游区小于下游区。

2.4降水的长期变化趋势

降水量序列的趋势是否显著，直接反映了研究区域的水文序列受气候变化和人类活动的影响程度［8-9］，其判断方法常采用M a nn-K e nda 1 1秩检验［10-11］、斯波曼（SPe a r m a n）秩次相关法［10-11］、线性趋势回归法进行检验［10-11］。

图1 石羊河流域降水量等值线图

按照上述3种方法将各雨量站逐年降水量变化过程进行趋势检验，计算结果表明，永昌以西及整个西大河流域所在区域年降水量显著增加；西以金塔河分水岭，北以南营、武南、吴家井一线，东北、东南以及南部的流域分水岭包围的区域，年降水量不显著性减少；其他区域为年降水量不显著性增加。石羊河流域各代表雨量站逐年降水量变化趋势项检验见表1（限于篇幅，只列出具有代表性的14个雨量站，下同）。

2.5不同年代降水的丰枯变化

按照《降水量观测规范》［12］、《水文资料整编规范》［13］和《水文情报预报规范》［14］年降水量丰枯划分标准，20世纪50年代除黄娘娘台站为偏丰年，永昌、金川峡、杂木寺、古浪、大靖峡等站为平水年外，其余各站均为偏枯到枯水年；60年代除南营站为偏丰，其余站均为平水年；70年代除民勤、石家庄、大靖峡站为偏丰年外，其余各站均为平水年；80年代除大靖峡站偏丰年外，其余各站均为平水年；90年代均为平水年；2000～2009年除西大河、永昌、民勤站为偏丰年、大靖峡水库站为枯水年外，其余各站均为平水年。可以看出，石羊河流域各代表站的年降水量平水年出现的几率最大，说明流域降水量的多年变化相对稳定。

表1 各代表雨量站逐年降水量变化趋势项检验

2.6各代表站典型年降水量

根据全国水资源综合规划技术细则规定，水资源调查评价中降水量频率曲线的线型一般采用皮尔逊Ⅲ型［15］。选用皮尔逊Ⅲ型曲线的参数，通过计算机程序适配线，求得各代表雨量站的统计参数与典型年的年降水量见表2。

表2 各代表雨量站统计参数及典型年降水量

3 结论

（1）流域降水C v值在0.14～0.38之间，年极值比在1.57～6.76之间。C v值或年极值比山区小于平原区，上游区小于中游区，中游区小于下游区。

（2）采用Ma nn-K e nda 1 1秩检验等3种方法，对石羊河流域各雨量站降水的变化趋势进行显著性检验，永昌以西及整个西大河流域所在区域年降水量显著增加；西以金塔河分水岭，北以南营、武南、吴家井一线，东北、东南以及南部的流域分水岭包围的区域，年降水量不显著性减少；其他区域为年降水量不显著性增加的区域。

（3）流域降水量的多年变化相对稳定。20世纪50年代基本为偏枯年，60、70、80、90年代和21世纪初基本为平水年。流域各代表站的年降水量平水年出现的几率最大，多年变化相对稳定。

（4）应用皮尔逊Ⅲ型降水量频率曲线，求得各代表雨量站的统计参数与典型年的年降水量。

分析石羊河流域降水量的变化趋势，对于研究流域水资源量的变化趋势具有重要参考价值，并对水资源评价和再分配具有重要指导意义。各代表雨量站的统计参数与典型年的年降水量，对于水利工程设计具有重要参考作用。据统计，流域出山口径流量呈逐年下降趋势，今后应加大原因分析，包括全流域和流域上游山区降雨总体趋势分析。

［1］衷平，沈珍瑶，杨志峰，等.石羊河流域水资源短缺风险敏感因子的确定［J］.干旱区资源与环境，2005，19（02）∶81-86.

［2］曲耀辉，付兴启.石羊河流域水资源［J］.中国沙漠，1984，4（01）∶8-12.

［3］黄玉霞，王宝鉴，张强，等.气候变化和人类活动对石羊河流域水资源影响评价［J］.高原气象，2008，27（04）∶866-871.

［4］何春三.2013甘肃水利统计年鉴［M］.武汉∶长江出版社，2014.

［5］韩万海，马牧兰，栾元利.石羊河流域优化配置与可持续利用［J］.水利规划与设计，2007（05）∶22-26.

［6］许文海，张永明，陈刚.石羊河流域水资源利用现状及其持续利用对策研究［J］.冰川冻土，2007，27（02）∶265-271.

［7］刘晓峰，许静.石羊河流域水环境承载力分析研究［J］.水利规划与设计，2011（03）∶17-21.

［8］范泽华，戚蓝，黄津辉，等.气候变化对石羊河流域水资源影响分析［J］.水利水电技术，2012，43（01）∶7-11.

［9］徐宗学，张楠.黄河流域近50年降水变化趋势分析［J］.地理研究，2006，25（01）∶27-34.