石羊河流域降水特征值及變化趨勢分析

楊正華

（甘肅省水利廳石羊河流域管理局，甘肅武威733000）

石羊河流域降水特征值及變化趨勢分析

楊正華

（甘肅省水利廳石羊河流域管理局，甘肅武威733000）

采用Ma nn-K e nda 1 1秩檢驗、斯波曼（SPe a r m a n）秩次相關法和線性趨勢回歸3種方法，對流域各雨量站降水長期變化趨勢進行顯著性檢驗，并給出趨勢方程。并應用皮爾遜Ⅲ型降雨頻率曲線，統(tǒng)計分析了流域各代表站降水特征值和典型年的年降水量。統(tǒng)計分析表明流域降水量多年變化相對穩(wěn)定，降水量平水年出現(xiàn)的概率最大。

降水變化趨勢；典型年降水量；石羊河流域

前言

石羊河流域位于祁連山東段，受東亞夏季風和高原季風的共同影響降水較多。降雨和蒸發(fā)是石羊河流域水資源短缺首要風險敏感自然因子［1］，流域的水資源主要來源于祁連山出山口上游的降水和冰川徑流［2］。黃玉霞等［3］研究認為石羊河流域出山口上游山區(qū)近55年降雨總體呈減少趨勢。

利用55年較長系列水文氣象資料，通過對流域降水時空分布和長期變化特征研究，認識其長期變化規(guī)律，成果將對水利工程和其他有關工程設計具有重要參考作用，為流域水資源合理開發(fā)、利用、配置和保護提供科學依據(jù)，使水資源在支持地方經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展過程中發(fā)揮更大作用。

1 研究區(qū)概況

石羊河流域位于甘肅省河西走廊東部，地勢南高北低，自西南向東北傾斜，由南而北可分為南部祁連山地、中部走廊平原、北部北山山地和阿拉善高原四個地形區(qū)。流域面積4.16萬km2。流域行政區(qū)劃包括武威市的古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣全部及天祝縣部分，金昌市的永昌縣及金川區(qū)全部，以及張掖市肅南縣和山丹縣部分地區(qū)、白銀市景泰縣的少部分地區(qū)，流域共涉及4市9縣（區(qū)）。全流域2012年總人口220.36萬人［4］，集水面積大于300km2的較大河流［5］，自西向東有西大河、東大河、西營河、金塔河、雜木河、黃羊河、古浪河和大靖河。石羊河流域人口密度已達55人/km2，是我國內陸河流域中人口密度最大，人均國內生產(chǎn)總值最高，人均水資源占有量最少，中下游水資源供需矛盾最突出，生態(tài)惡化程度最嚴重的地區(qū)［6-7］。

2 降水及其分布

2.1基本資料

石羊河流域水文氣象部門管理的雨量站共有44個，其中，水文部門管理的30個；氣象部門管理的4個。流域外圍雨量站10個，其中，水文部門管理的7個；氣象部門管理的3個。采用44個雨量站1956～2010年降水資料進行統(tǒng)計分析。

2.2降水的空間分布

流域內降水量總體趨勢是由東南部向西北部遞減，山區(qū)降水量多，平原區(qū)降水量少。東南部的祁連山區(qū)降水多在200～500m m，烏鞘嶺一帶降水量高達550m m以上，而平原區(qū)降水量多在150～200m m之間，民勤縣北部的降水量只有100m m。石羊河流域降水量的空間分布見圖1。

2.3降水的多年變化

經(jīng)統(tǒng)計分析，流域各雨量站C v值在0.14～0.38之間，年極值比在1.57～6.76之間。C v值或年極值比在空間有明顯的分帶性，山區(qū)小于平原區(qū)，上游區(qū)小于中游區(qū)、中游區(qū)小于下游區(qū)。

2.4降水的長期變化趨勢

降水量序列的趨勢是否顯著，直接反映了研究區(qū)域的水文序列受氣候變化和人類活動的影響程度［8-9］，其判斷方法常采用M a nn-K e nda 1 1秩檢驗［10-11］、斯波曼（SPe a r m a n）秩次相關法［10-11］、線性趨勢回歸法進行檢驗［10-11］。

圖1 石羊河流域降水量等值線圖

按照上述3種方法將各雨量站逐年降水量變化過程進行趨勢檢驗，計算結果表明，永昌以西及整個西大河流域所在區(qū)域年降水量顯著增加；西以金塔河分水嶺，北以南營、武南、吳家井一線，東北、東南以及南部的流域分水嶺包圍的區(qū)域，年降水量不顯著性減少；其他區(qū)域為年降水量不顯著性增加。石羊河流域各代表雨量站逐年降水量變化趨勢項檢驗見表1（限于篇幅，只列出具有代表性的14個雨量站，下同）。

2.5不同年代降水的豐枯變化

按照《降水量觀測規(guī)范》［12］、《水文資料整編規(guī)范》［13］和《水文情報預報規(guī)范》［14］年降水量豐枯劃分標準，20世紀50年代除黃娘娘臺站為偏豐年，永昌、金川峽、雜木寺、古浪、大靖峽等站為平水年外，其余各站均為偏枯到枯水年；60年代除南營站為偏豐，其余站均為平水年；70年代除民勤、石家莊、大靖峽站為偏豐年外，其余各站均為平水年；80年代除大靖峽站偏豐年外，其余各站均為平水年；90年代均為平水年；2000～2009年除西大河、永昌、民勤站為偏豐年、大靖峽水庫站為枯水年外，其余各站均為平水年?？梢钥闯?，石羊河流域各代表站的年降水量平水年出現(xiàn)的幾率最大，說明流域降水量的多年變化相對穩(wěn)定。

表1 各代表雨量站逐年降水量變化趨勢項檢驗

2.6各代表站典型年降水量

根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃技術細則規(guī)定，水資源調查評價中降水量頻率曲線的線型一般采用皮爾遜Ⅲ型［15］。選用皮爾遜Ⅲ型曲線的參數(shù)，通過計算機程序適配線，求得各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量見表2。

表2 各代表雨量站統(tǒng)計參數(shù)及典型年降水量

3 結論

（1）流域降水C v值在0.14～0.38之間，年極值比在1.57～6.76之間。C v值或年極值比山區(qū)小于平原區(qū)，上游區(qū)小于中游區(qū)，中游區(qū)小于下游區(qū)。

（2）采用Ma nn-K e nda 1 1秩檢驗等3種方法，對石羊河流域各雨量站降水的變化趨勢進行顯著性檢驗，永昌以西及整個西大河流域所在區(qū)域年降水量顯著增加；西以金塔河分水嶺，北以南營、武南、吳家井一線，東北、東南以及南部的流域分水嶺包圍的區(qū)域，年降水量不顯著性減少；其他區(qū)域為年降水量不顯著性增加的區(qū)域。

（3）流域降水量的多年變化相對穩(wěn)定。20世紀50年代基本為偏枯年，60、70、80、90年代和21世紀初基本為平水年。流域各代表站的年降水量平水年出現(xiàn)的幾率最大，多年變化相對穩(wěn)定。

（4）應用皮爾遜Ⅲ型降水量頻率曲線，求得各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量。

分析石羊河流域降水量的變化趨勢，對于研究流域水資源量的變化趨勢具有重要參考價值，并對水資源評價和再分配具有重要指導意義。各代表雨量站的統(tǒng)計參數(shù)與典型年的年降水量，對于水利工程設計具有重要參考作用。據(jù)統(tǒng)計，流域出山口徑流量呈逐年下降趨勢，今后應加大原因分析，包括全流域和流域上游山區(qū)降雨總體趨勢分析。

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：1672-2469（2016）05-0023-03

D0I∶10.3969/j.i s s n.1672-2469.2016.05.010

2016-01-20

楊正華（1963年—），男，高級工程師。