洮河李家村站降水蒸發(fā)變化趨勢(shì)分析

仲復(fù)捷

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

?

洮河李家村站降水蒸發(fā)變化趨勢(shì)分析

仲復(fù)捷

(甘肅省臨洮水文水資源勘測(cè)局，甘肅 臨洮 730500)

[摘要]通過李家村站近40a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用趨勢(shì)分析法、距平分析法對(duì)降水、蒸發(fā)進(jìn)行時(shí)空變化分析，對(duì)于流域洪旱災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理的研究、防洪抗旱工作的安排、災(zāi)后重建具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞]降水、蒸發(fā)量；變化趨勢(shì)分析；李家村站

降水、蒸發(fā)是水文循環(huán)過程中的重要環(huán)節(jié)，在水資源評(píng)價(jià)利用、產(chǎn)匯流計(jì)算、水平衡計(jì)算、洪水預(yù)報(bào)、旱澇情分析等方面都有重要作用[1]。近些年來全球氣溫變暖是目前共識(shí)，據(jù)研究全球氣溫平均升高了0．5℃左右[2]。氣候變化背景下水資源的演變特征引起了廣泛的關(guān)注尤其在水資源匱乏的干旱半干旱地區(qū)。目前，有關(guān)我國西北干旱半干旱地區(qū)近幾十年的氣候變化研究較多，主要集中在新疆、河西走廊的石羊河流域、黑河流域、祁連山區(qū)及河套灌區(qū)等地[3-7]，但降水和蒸發(fā)作為水資源量的重要輸入和輸出項(xiàng)，其變化特征研究甚少。由于近年來氣候異常，小流域暴雨山洪頻發(fā)，水資源供需矛盾日益加劇，因此正確認(rèn)識(shí)降水、蒸發(fā)的變化趨勢(shì)，加強(qiáng)氣候異常情況下該地區(qū)降水、蒸發(fā)時(shí)空特征分析，對(duì)于流域洪旱災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理的研究、防洪抗旱工作的安排、災(zāi)后重建具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1概況

洮河流域位于甘肅省南部，介于東經(jīng)101°52′～104°19′，北緯34°03′～35°55′之間。流域四周，東隔鳥鼠山、馬銜山與渭河流域及祖厲河流域相鄰，西以長嶺山與大夏河流域?yàn)榻纾媳本忺S河干流水系。流域面積25 527 km2。根據(jù)自然特點(diǎn)，洮河干流分為三段：源頭至岷縣西寨為上游，河道長384 km，西寨至臨洮縣海奠峽為中游，長148km；海奠峽以下為下游，河道長141 km。流域內(nèi)尤以水、旱、冰雹、霜凍、泥石流、山體滑坡災(zāi)害為重，水災(zāi)、泥石流均由暴雨造成，為突發(fā)性山洪災(zāi)害。

李家村站地處洮河中下游，位于甘肅省臨洮縣玉井鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)東經(jīng)103°49′北緯35°16′，海拔1 920 m，集水面積19 693 km2，距河口108 km；處于從洮河流域東部溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)向西部青藏高原高寒濕潤氣候區(qū)的過渡區(qū)；全年太陽輻射量139.76 kcal/cm2，年均氣溫7.2℃，年均降水量565.2 mm，年均蒸發(fā)量964.3 mm，年極端最高氣溫36.1℃，出現(xiàn)在2000年7月24日，極端最低氣溫-25.2℃，出現(xiàn)在1993年 。

2資料與方法

2.1資料來源

李家村站降水監(jiān)測(cè)開始于1947年，具有1947年至今60多年的資料序列，蒸發(fā)量觀測(cè)始于1949年，1968年1月～1972年4月停測(cè)，1972年5月開始正常觀測(cè)。為能客觀地分析該站降水、蒸發(fā)變化特征及趨勢(shì)，選用1947年至今降水資料系列、1973年至今的蒸發(fā)資料系列分析降水量、蒸發(fā)量時(shí)空變化過程。各項(xiàng)資料摘自歷年水文年鑒和甘肅省水文資料整編成果，翔實(shí)可靠。

2.2分析方法

(1) 趨勢(shì)分析法：通過建立水文序列與相應(yīng)的時(shí)序之間的線性回歸方程，進(jìn)而檢驗(yàn)時(shí)間序列的趨勢(shì)性，其斜率在一定程度上表征了時(shí)間序列的平均趨勢(shì)變化率。用一次線性回歸方程表示為[8]：

xi=a×i+b

式中，xi為時(shí)間序列，i為相應(yīng)時(shí)序；a為線性方程斜率，用于定量描述序列的趨勢(shì)變化特征；b為截距。

(2)距平分析法：運(yùn)用距平分析法，將各數(shù)值與其平均值進(jìn)行對(duì)比，可以直觀的反映數(shù)值的變化趨勢(shì)以及變化程度。其公式為[9]：

Pi=(Hi-H0)/H0

式中：Pi為距平百分?jǐn)?shù)，(i=1，2，3…，n)；Hi為第i個(gè)觀測(cè)值；H0為時(shí)間序列平均值。

3降水、蒸發(fā)時(shí)空變化分析

3.1降水、蒸發(fā)年內(nèi)分配

點(diǎn)繪降水、蒸發(fā)多年平均年內(nèi)變化圖，見圖1。從圖中可知：降水量主要集中在5～9月，占全年降水量的80.1%，其中8月降水量所占比重最大，占全年降水量的20.5%，11～次年2月占全年降水量的3%，其中12月降水量所占比重最小，僅占全年降水量的0.4%，最大月降水量是最小月降水量的52倍，說明降水量年內(nèi)分配極不均勻；蒸發(fā)量主要集中在4～8月，占到全年蒸發(fā)量的72.0%，各月所占比例在12.5%～15.5%之間，分布比較均勻，12月和1月蒸發(fā)量最少，僅占全年的1.9%和2.0%；5～6月氣溫升高，雨季尚未來臨，相對(duì)濕度低，風(fēng)速大，故蒸發(fā)量較大，9月份以后氣溫逐漸降低，蒸發(fā)量逐漸減少。最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在12月，3月中旬至4月初由于氣溫回升，蒸發(fā)量增加明顯。

3.2降水、蒸發(fā)年際變化

3.2.1年際變化趨勢(shì)分析

采用趨勢(shì)分析法分析李家村站降水量、蒸發(fā)量年際變化趨勢(shì)見圖2。李家村站多年平均降水量553 mm，最大年降水量921.1 mm，發(fā)生在1967年，最小年降水量357.6 mm，發(fā)生在1997年，極值比為2.58，降水量年際變化總體呈減小的趨勢(shì)變化，減小傾向率為1.34 mm∕a；多年平均蒸發(fā)量1 004 mm，最大年蒸發(fā)量1 166.9 mm，發(fā)生在2002年，最小年蒸發(fā)量827.9 mm，發(fā)生在1989年，極值比為1.41，蒸發(fā)量年際變化總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)變化，增加傾向率為2.75 mm∕a；從趨勢(shì)變化率來看降水量的減小趨勢(shì)小于蒸發(fā)量的增加趨勢(shì)。

圖1　李家村站降水、蒸發(fā)年內(nèi)變化圖

圖2　李家村站降水量、蒸發(fā)量年際變化趨勢(shì)

3.2.2不同年代變化分析

對(duì)李家村站降水量、蒸發(fā)量監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行距平分析見表1，結(jié)果表明：1973年～2012年平均年蒸發(fā)量1 004.7 mm，極值比為1.41；從各時(shí)段來看，20世紀(jì)70年代大于多年均值3.8%，80年代小于多年均值7.8%，90年代以來蒸發(fā)量呈增大趨勢(shì)。最大年蒸發(fā)量1 166.9 mm，出現(xiàn)在2002年，最小年降水量827.9 mm，出現(xiàn)在1989年，最大是最小的1.41倍。從各時(shí)間段的極值比來看，變化幅度不大，說明蒸發(fā)量的年際變化相對(duì)平穩(wěn)；上世紀(jì)40年代末降水量略小于多年平均值，降水量變化比較平穩(wěn)，50年代大于多年平均值0.7%，60年代大于多年平均值13.3%， 70年代大于多年平均值6.9%，80年代小于多年平均值1.7%，90年代大于多年平均值11%，2000年以來小于多年平均值6.5%，依據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》降水豐枯評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，降水資源基本保持平穩(wěn)，處于正常水平。最大年蒸發(fā)量1 921.1 mm，出現(xiàn)在1967年，最小年降水量357.6 mm，出現(xiàn)在1997年，最大是最小的2.58倍。從各時(shí)間段的極值比來看，60～70年代降水量年際變化稍大，但總的來說變化幅度不大，說明降水量的年際變化相對(duì)平穩(wěn)。

4結(jié)語

通過對(duì)李家村站降水和蒸發(fā)總體特征的變化趨勢(shì)、周期分析得到以下認(rèn)識(shí)：

(1)降水量主要集中在5～9月，最大月降水量是最小月降水量的52倍，說明降水量年內(nèi)分配極不均勻；蒸發(fā)量主要集中在4～8月，占到全年蒸發(fā)量的72.0%，12月和1月蒸發(fā)量最少，僅占全年的1.9%和2.0%。

(2)降水量年際變化總體呈減小的趨勢(shì)變化，減小傾向率為1.34 mm∕a；蒸發(fā)量年際變化總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)變化，增加傾向率為2.75 mm∕a；從趨勢(shì)變化率來看降水量的減小趨勢(shì)小于蒸發(fā)量的增加趨勢(shì)。

(3)蒸發(fā)量的年際變化相對(duì)平穩(wěn)；60～70年代降水量年際變化稍大，但總的來說變化幅度不大，說明降水量的年際變化相對(duì)平穩(wěn)。

表1　李家村站降水量、蒸發(fā)量變化特征

參考文獻(xiàn)

[1]朱曉原,張留柱,姚永熙,水文測(cè)驗(yàn)手冊(cè)[M].北京:中國水利水電出版社.2013.400.

[2]王邵武,近百年氣候變化與變率的診斷研究[J].氣象學(xué)報(bào).1994,52(3):26-273.

[3]胡汝驥,樊自立,王亞俊.近50a新疆氣候變化對(duì)環(huán)境影響評(píng)估[J].干旱區(qū)地理.2001,24(2):97-103.

[4]李金標(biāo),王剛,李相虎,等.石羊河流域近50a來氣候變化與人類活動(dòng)對(duì)水資源的影響[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境.2008,22(2):75-80.

[5]李鳴驥,石佩基.黑河流域張掖市近38a以來氣候變化特征分析[J].中國沙漠.2007,27(6):1049-1054.

[6]張存杰,郭妮.祁連山區(qū)近40a氣候變化特征[J].氣象.2002,28(12):33-46.

[7]劉普幸,安建科,周俊菊,等.河套灌區(qū)五原綠洲50a氣候變化特征與預(yù)測(cè)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境.2009,23(10):106-110.

[8]王國慶,張建云,賀瑞敏,等.黃河中游氣溫變化趨勢(shì)及其對(duì)蒸發(fā)能力的影響[J].水資源與水工程學(xué)報(bào).2007,18(4):32-36.

[9]李洋,曉妹,艷偉.石羊河流域水文要素變化特征分析[J].水文.2007,27(3):85-88.

[收稿日期]2015-10-28

[作者簡(jiǎn)介]仲復(fù)捷(1975-)，男，甘肅臨洮人，工程師，主要從事水文水資源勘測(cè)與分析預(yù)報(bào)工作。

[中圖分類號(hào)]TV125

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)01-0115-02