近60a海河流域北三河水系气象水文要素变化特征分析

2024-03-08刘文静

地下水 2024年1期

刘文静

(河北省廊坊水文水资源勘测研究中心,河北廊坊 065000)

1 北三县概况

海河流域北三河水系地处北纬中纬度欧亚大陆的东部边缘,属温带大陆性季风气候,包含廊坊市的三河市、大厂县和香河县,紧邻北京市和天津市,国土面积1 250 km2(其中,平原1 172 km2,山区78 km2)。地势由北向南倾斜,高程在海拔10～30 m之间,平均海拔18 m左右,境内有泃河、引泃入潮、鲍丘河和潮白河等多条河流。详见图1北三河河流水系图。

图1 北三河河流水系图

2 资料与方法

2.1 资料来源

本文研究的数据来自海河流域北三河水系的三河市、大厂回族自治县和香河县共四个水文站、一个气象站的水文气象资料,资料包括平均气温、降水量、蒸发量和河道径流量等长系列的数据资料,时段为1956-2018年。

2.2 研究方法

本文研究主要涉及三种方法:线性倾向估计法、滑动平均法、Mann-Kendall突变检验法、小波周期分析法、相关关系法。

3 北三河水系气象水文要素变化特征分析

3.1 气象要素变化特征分析

3.1.1 趋势性

60多年来,研究区年平均气温呈现出明显的波动上升趋势,与全球变暖的趋势一致,多年平均气温12.13℃,平均增温率达0.23℃/10a,增温速率略低于同期全国平均水平(0.24℃/10a),详见图2。

图2 1956-2018年研究区历年平均气温

3.1.2 周期性

近60 a来,研究区温度周期很明显,从图3中可以看出,最高峰值对应在27 a,温度的主周期为27 a。

3.1.3 突变性

根据Mann-Kendall法对研究区温度进行突变性分析,由图4可见,1956-2018年UF曲线呈不规则的周期波动变化,1993年以后远超于α=0.05显著性水平临界值之间,表明研究区年降水在显著水平α=0.05下,变化趋势显著。1959-1960年上升趋势显著,1960-1970年呈下降趋势,1970-2018年呈明显上升趋势。序列出现1个突变点是1988年。

(直线为α=0.05显著水平临界值)

3.2 水文要素变化特征分析

3.2.1 降水量特征分析

1)趋势性

通过分析研究区1956-2018年63年的长序列降水资料,研究区多年平均降水量为596.6 mm,多年平均降水量下降速率为1.88 mm/a。(见图5)。

2)周期性

基于Matlab编程,对降水63年的资料进行周期分析(见图6),降水量主周期为28 a,次周期为15 a。

(直线为α=0.05显著水平临界值)

3)突变性

从图7中可以看出,研究区1956-2018年UF曲线呈不规则的周期波动变化,但介于α=0.05显著性水平临界值之间,表明该区年降水在显著水平α=0.05下,变化趋势不显著。1959-1963年下降趋势显著,1964-1996年呈上升趋势,1997-2010年下降趋势显著,2011-2018年呈上升趋势。序列出现2个突变点分别是1957年、1958年。

对各测站点雨量单独进行突变分析,突变点出现的年份统计结果见表1。根据文献资料和计算结果分析确定1979年为研究区突变点,1979年为同站所有突变点的居中点,且基本每个测站都存在这个突变点,因此1979年(含1979年)以前的资料为基础序列。