恩施州多年平均降雨情势及变化趋势分析

2024-02-19尹应华赵诗岳黄艳华

农业灾害研究 2024年11期

摘要：利用恩施州辖区内88个雨量站1956—2016年同步期资料，计算出各行政分区及水资源分区的多年平均降水量，并分析了区域内降水的年内分配及年际变化规律，对多年的降水变化进行了趋势分析。

关键词：降雨；水资源分区；年际变化；年内分配；变化趋势

中图分类号：P426.614 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

恩施土家族苗族自治州（以下简称恩施州）位于湖北省西南部，东连荆楚，南接潇湘，西临渝黔，北靠神农架，全州总面积2.4万km2，属亚热带季风性山地湿润气候。冬少严寒，夏无酷暑，雨量充沛，四季分明；海拔落差大，小气候特征明显，垂直差异突出。恩施州河流众多，河长在5 km以上的河流约400条，分属长江上游下段、乌江、清江、沅江、澧水5个水系，较大的河流有沿渡河（又名神农溪）、唐岩河、郁江、清江、马水河、忠建河、野三河、酉水、溇水9条，集水面积大于1 000 km2。

按行政分区，分为恩施、利川2个县级市和建始、巴东、宣恩、来凤、咸丰、鹤峰6个县，共8个县级行政区；按水资源分区，分为唐岩河、郁江上游区，三峡北岸香溪、黄柏河区，磨刀溪、龙河区，三峡南岸清干河区，溇水上游，酉水来凤区，清江水系共7个水资源四级区。

1 降水量基本情况

利用恩施州88个雨量站及周边地区邻近雨量站1956—2016年同步期资料，采用泰森多边形法计算各分区1956—2016年降水量，逐级汇总形成恩施州1956—2016年降水量，求得恩施州多年平均降水量。恩施州多年平均降水量为1 482.3 mm，1956—2016年，1983年降水量最大，为2 030.6 mm；2006年降水量最小，为1 079.0 mm，极值比为1.88。

1.1 水资源分区降水量

唐岩河、郁江上游区，三峡北岸香溪、黄柏河区，磨刀溪、龙河区，三峡南岸清干河区，溇水上游，酉水来凤区，清江水系7个水资源四级区多年平均降水量分别为1 420.0、1 354.1、1 299.9、1 515.4、1 800.2、1 580.3、1 450.4 mm（表1）。

溇水上游多年平均降水量是州内最大的四级区，磨刀溪、龙河区多年平均降水量是州内最小的四级区，其次是三峡北岸香溪、黄柏河区。其他水资源四级区多年平均降水量为1 400～1 600 mm。对每个水资源四级区系列进行排频计算，得到其丰水年（20%）、平水年（50%）、枯水年（75%）、特枯水年（95%）特征值。唐岩河、郁江上游区，三峡北岸香溪、黄柏河区，磨刀溪、龙河区，三峡南岸清干河区，溇水上游，酉水来凤区，清江水系7个水资源四级区，丰水年（20%）降水量分别为1 582.4、1 543.4、1 439.6、1 714.8、2 037.1、1 763.2、1 629.6 mm。平水年（50%）降水量分别为1 451.8、1 341.1、1 292.6、1 502.5、1 784.9、1 544.9、1 439.5 mm。枯水年（75%）降水量分别为1 260.7、1 192.6、1 182.3、1 345.6、1 598.5、1 383.6、1 298.3 mm。特枯水年（95%）降水量分别为1 079.8、999.0、1 035.0、1 139.8、1 354.0、1 172.0、1 112.0 mm。

1.2 行政分区降水量

恩施市、利川市、建始县、巴东县、宣恩县、咸丰县、来凤县、鹤峰县多年平均降水量分别为1 489.0、1 401.5、1 456.3、1 331.5、1 556.0、1 403.0、1 536.2、1 768.8 mm（表2）。各县（市）中，鹤峰县多年平均降水量为最大值，其次为宣恩县；巴东县多年平均降水量为最小值，其次为利川市。其余各县（市）在1 400～1 550 mm。对每个县级行政区系列进行排频计算，得到其丰水年（20%）、平水年（50%）、枯水年75%）、特枯水年（95%）特征值。恩施市、利川市、建始县、巴东县、宣恩县、咸丰县、来凤县、鹤峰县8个县级行政区，丰水年（20%）降水量分别为1 673.0、1 563.4、1 647.9、1 506.7、1 748.3、1 587.6、1 750.6、2 001.5 mm。平水年（50%）降水量分别为1 477.8、1 392.4、1 443.9、1 320.2、1 544.3、1 391.0、1 521.4、1 753.7 mm。枯水年（75%）降水量分别为1 332.9、1 264.6、1 293.1、1 182.3、1 392.9、1 245.8、1 352.9、1 570.6 mm。特枯水年（95%）降水量分别为1 141.6、1 095.1、1 095.4、1 001.5、1 193.0、1 055.3、1 133.3、1 330.4 mm。

2 时空分布

2.1 空间分布

受到水汽来向和地形等因素的影响，恩施州年降水量在地区分布上很不均匀。全州降水量为1 100～2 050 mm，相差近1 000 mm。在地域分布上有2个高值区，一个是建始县的当阳坝、檀木垭一带，另一个在鹤峰县的大坪、中营一带，多年平均年降水量为2 000 mm左右。降水量比较集中的区域还有咸丰忠堡、来凤两河口一带，利川市的红椿沟、毛坝一带，以及恩施市的西流水一带。降水量低值区分布在巴东县长江以北的沿渡河、响水河一带，清江的金果坪、水布垭一带，多年平均降水量为1 200 mm左右。

全州降水量在山脉的坡面随海拔高程的变化比较明显，其趋势是随海拔高程的增加而增加。同时，降水随高程的增长趋势并非保持不变，当在某一高度达到最大（称为最大降水高度）后，降水又逐渐减少，且最大降水高度还随季节变化（一般冬高夏低），并有明显的坡向差异（迎风面大于背风面）。年降水量均值迎风面随高程的变化十分明显[1-4]。背风面也呈现此规律，比迎风面变化稍弱。

2.2 年际变化

应用变差系数Cv值描述当地年降水量的变化，变差系数大，表示年降水量年际变化大，反之则小[5-10]。恩施州各雨量站年降水量变差系数为0.13～0.23，Cv值较小，说明全州年降水量变化较小，比较稳定。通过对恩施州选定雨量站的Cv值分析，最小值出现在利川市的谋道站，为0.13，最大值出现在巴东县的板桥站，为0.23。

年降水量年际变化的大小，还可通过各站年降水量的极值对比加以说明[11-15]。选取州内系列较长的代表站，分析各站年际变化，其极值比在1.75～2.33，并且其分布规律同Cv值相似，说明州内年降水量年际之间的变化不大，与上述Cv值的情况基本是一致的。恩施州内极值比最大的雨量站为鹤峰县的大坪站，其最大年降水量为3 096.4 mm，最小年降水量为1 330.2 mm，极值比为2.33。恩施州内极值比最小的雨量站为利川市的谋道站，其最大年降水量为1 811.5 mm，最小年降水量为1 032.2 mm，极值比为1.75。

2.3 年内分配

（1）季节分配不均。从各雨量站多年平均降水量来看，降水量年内分配基本呈单峰型，降水主要集中在汛期（图1）。多年平均降水量有73.0%～79.8%集中在4—9月的汛期，其中，连续4个月最大降水量占全年的53.1%～60.8%；月降水量更为集中，多年平均最大一个月降水量占全年14.3%～18.7%，主要出现在6、7月，月降水量最大可达838.0～1 092.3 mm。四季中降水主要集中在春、夏季，夏季占全年降水的38.5%～54.5%；春季占20.4%～37.7%，秋冬干燥，降水较少，秋季占13.3%～27.3%，冬季占3.8%～13.8%。

（2）有的年份年总降水量比较大（超过多年平均值），但由于月分配大小差异较大，常带来水旱同年。例如，1971年全州平均降水量为1 568.6 mm，大于全州多年平均降水量1 482.3 mm，但7月州内有7个县市均出现了伏早，大部分雨量站降水量都不足50 mm，恩施站当月降水量仅有8.9 mm，为该站7月多年平均降水量的3.8%，形成恩施州突出伏旱。

3 变化趋势

1956—2016年恩施州降水过程总体平稳略有下降，丰枯交替，有短期连丰连枯。61年中，有28年降水量超过多年均值，占总年数的45.9%；有33年降水量少于多年平均值，占总年数的54.1%（图2）。

相对于1956—2000年，1956—2016年恩施州多年平均降水量减少了2.05%，整体变化不大。对比分析1956—2000年和2001—2016年的多年平均降水量，恩施州2000年后降水量明显减少，减少幅度为7.82%（图3）。从水资源四级分区来看，三峡南岸清干河区减少幅度最大，达到10.12%，溇水上游减少幅度最小，减少了5.26%。

应用降水量均值比说明降水量的年代变化情况。恩施州20世纪50、90年代和21世纪00、10年代偏枯，较多年平均偏少3.42%、0.21%、6.64%、4.26%；20世纪60、70、80年代偏丰，较多年平均偏多2.21%、1.92%、7.07%（图4）。

4 结束语

通过对恩施州辖区内88个雨量站1956—2016年同步期资料的分析计算，得出各县级行政分区及水资源四级分区的多年平均降雨量成果。对各县级行政分区及水资源四级分区系列进行频率分析，分别得出其丰水年、平水年、枯水年、特枯水年降水特征值。摸清了区域内降雨的年内、年际变化情况及降水多年的变化趋势。恩施州降水年内分配不均，降水主要集中在春、夏季，秋、冬干燥少雨，常出现水旱同年的情况，使得防汛抗旱工作面临较大的挑战。恩施州多年降水过程总体趋势平稳略有下降，丰枯交替。也有短期连丰连枯的情况，因此易出现洪涝灾害和干旱灾害。2000年后降水量明显减少，较1956—2000年均值减少幅度达7.82%，属集中少雨期。

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