1957—2013年陕北地区降水特征分析

2018-04-02姜仁贵

陕西水利 2018年1期

李斌，王莉，姜仁贵

1 引言

陕北黄土高原降水时空分布不均、雨强大，历时短，山洪来势凶猛，陡涨陡落。暴雨灾害成为制约当地经济社会发展的重要因素。1994年8月，北洛河上游的吴旗、志丹一带突降暴雨、引起山洪爆发，形成百年一遇的特大暴雨洪水。2013年7月，陕北延安遭遇持续强降雨过程，造成大量山体和房窑滑塌，多人伤亡，损失惨重。2017年7月下旬，榆林地区的强降水带来严重损失。国内诸多学者对暴雨及降水特征进行研究。陆文秀等[1]研究珠江流域降水分布，发现全年降水量呈微弱上升趋势。王刚等[2]通过研究发现海河流域短历时极端降水强度有增大趋势，而长历时极端降水强度有显著减少趋势。陕北黄土高原由于其特殊的地理地貌，也引起了学者的关注。王心睿等[3]使用曼肯德尔法评估了黄土高原极端降水事件的时空变化特征，发现陕北荒漠区降水总体呈现递减趋势。李志[4]王涛等[5]通过分析发现陕北黄土高原地区各极端降水指数空间上均呈自东南向西北的递减趋势。本文分析陕北地区降水量及降水日数变化特征，以期为合理开发利用水资源、防汛减灾提供参考。

2 数据与方法

2.1 研究区概况

陕北地区是中国黄土高原的中心部分，包括陕西省的榆林市和延安市。该区域地势西北高、东南低，总面积92521.4 km2，海拔900～1500 m，平均海拔1000 m。

2.2 数据来源

本文所采用的数据[6]为1957～2013年陕北地区的榆林、神木、定边、靖边、吴旗、横山、绥德、延安、延长、洛川10个气象站逐日降水资料。数据来源于中国气象科学数据共享服务网。定义：小雨（0～9.9mm/d）、中雨（10～24.9mm/d）、大雨（25～49.9mm/d）、暴雨（≥50 mm/d）。

图1 研究区及站点分布

2.3 研究方法

借鉴当前国内外主要水文气象分析方法，本文采用线性倾向估计，累积距平，滑动平均等分析研究区降水特征。

3 结果分析

3.1.1 陕北降水变化趋势

该区域降水变化趋势如图2所示。年均降水量为452.5 mm，整体呈减少趋势，趋势方程为y=-0.8268x+476.44。平均降水量1964年最大，为754.8 mm；平均降水量1965年最小，为260 mm。各站年降水量负距平百分率在-74.7%～-39.1%之间，正距平百分率在45.2%～90.9%之间。年降水量最大值为最小值2.9倍，最大值为平均值的1.7倍。各站降水以2～17mm/10a的速率减少。延长站减少幅度最大，为17mm/10a；定边站减少幅度最小，为2mm/10 a。

图2 陕北地区降水变化趋势

3.1.2 年代变化特征

陕北各站降水量年代变化如表1所示：60年代降水较多，70年代降水减少，80年代降水有所增加，90年代以来降水明显减少。2000年以来，降水明显增加，各站年降水量接近或大于多年平均值；和上世纪90年代相比，榆林、横山、延安、延长、洛川等站降水增加了近两成。

表1 陕北各站降水量年代变化单位:mm

3.1.3 降水季节分布

陕北地区季节降水分布如图3所示。研究区四季降水量分别占全年的17%、57%、24%和2%，降水主要集中于夏季，且季节降水量差异大。春季降水占全年降水百分比在0.6%～49.1%之间；神木站1965年春季降水53.2 mm，占全年降水108.4 mm的49.1%。夏季降水占全年降水的26.3%～84.9%；定边站1959年夏季降水356 mm，占全年降水的84.9%。秋季降水占全年降水百分比在4.6%～49.0%；绥德站1983年秋季降水231.3 mm，占全年降水471.8 mm的49.0%。冬季降水占全年降水百分比均小于13.5%。

图3 陕北地区季节降水分布

3.1.4 季节降水变化

表2为陕北地区各站季节降水变化趋势。结果表明：西部定边降水呈现增加趋势，其余地区降水呈现减少趋势。研究区大部分站近50年春季、夏季、秋季降水呈减少趋势。春季降水减少倾向率小于7.1 mm/10 a；神木、靖边降水变化不明显；延长站春季降水减少趋势最为突出为7.1 mm/10 a，洛川站春季降水减少趋势为6.6 mm/10a。研究区西部的定边站、南部的洛川站夏季降水有增加趋势；其余站点夏季降水呈减少趋势，降水量减少倾向率分别为0.6～8.7/10 a。神木站和定边站的秋季降水有增加的趋势；其他站点秋季降水呈减少趋势，减少倾向率为0.2～5.3 mm/10 a。冬季降水，除吴旗、绥德、延长有略微减少趋势外，其余地方冬季降水呈微弱增加趋势，变化趋势不明显。

表2 陕北地区各季节降水变化趋势单位:mm/10 a

3.2 降水日数时空变化特征

为全面研究陕北地区降水日数的变化趋势，分别选取全年总降水日数（日降水量≥0.1 mm）的不同量级降水日数进行分析。

3.2.1 降水日数变化特征

研究区所有站点年降水日数在42 d～147 d之间。榆林站1995年降水日最少，为42d；最多的是1964年吴旗站，为147 d。在所有降水日里，小雨日数29d～124d之间，占总降水日数的73.1%～88.1%，平均为82.2%。小雨日数最少的是1995年榆林站29d；最多的是1964年延长站114d。年中雨日数2d～27d，占总降水日数的9.5%～19.4%，平均为13.2%；洛川站1983年中雨日数为27d，年大雨以上日数小于12 d；占总降水日数9.4%以下；最多的是1990年洛川站12 d和延安站2013年12 d.

1957～2013年陕北地区降水日数变化趋势表3所示。各站、小雨日数、中雨日数和总降水日数均呈现减少趋势。大雨以上日数变化不明显，中雨日数最大减少倾向率为3 d/50a，小雨日数减少倾向率为3～15 d/50 a，总降水日数以1 d～17 d/50 a的速率减少。总降水日数减少最为明显的延长站，减少倾向率最大为17 d/50 a。

3.2.2 近年降水特征

尽管研究区小雨及中雨日数占总降水日数比例大，但是，近年来该区域暴雨频发。2012年7月27日晚，榆林北部接连三次暴雨过程，暴雨中心区24小时降雨量达到200年一遇。2013年夏季延安市遭受强暴雨袭击；7月份延安降水量最大点宝塔区甘谷驿，月降水量达到656 mm;榆林市最大雨量也达到406 mm。2017年7月23日16时至18时，榆林中心城区出现强降雨过程，两小时降雨量累计71.3 mm，其中16时至17时一小时内的降雨量达到57.9mm，达到暴雨标准，一小时内的降雨强度历史少见。强降水影响人们生活生产，对人民生命财产带来威胁，各部门要加强防范，进行防汛工程和非工程设施建设，不断提高快速反应能力。