濱州市降水量系列代表性分析

霍曉晨，論 攀，王魯凱

（濱州市水文中心，山東 濱州256609）

濱州市屬于華北季風(fēng)區(qū)，位于干燥與濕潤(rùn)氣候中間環(huán)境的過(guò)渡區(qū)，來(lái)自東南沿海和太平洋面的暖濕氣團(tuán)是造成降水的主要因素。由于不同的年份和季節(jié)不同時(shí)期的氣象狀態(tài)發(fā)生變動(dòng)，降水量可能會(huì)在一定時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)年際或者期間的變動(dòng)。濱州市的降水量年際變動(dòng)幅度比較大，全市多年平均（1956—2000）年降水量大約575.4 mm，低于全國(guó)的平均水平，豐水年降水量最大可高達(dá)1 097.0 mm（1964年），枯水年降水量最小時(shí)也只有332.4 mm（1968年），最大年降水量是最小年平均降水量的3.3倍。豐枯交替，旱澇不均，并且有明顯的周期性變化規(guī)律。

濱州市水面蒸發(fā)量（E601型蒸發(fā)器）多年平均值在1 100～1 250 mm之間，全市差別不大，水面蒸發(fā)量等值線(xiàn)圖呈西南—東北走向。年平均氣溫12.4～13.1℃，無(wú)霜期193～197 d。

1 年降水量系列代表性分析

1.1 基本資料

本次評(píng)價(jià)，根據(jù)全市雨量站分布情況，共選用22個(gè)雨量站，站網(wǎng)密度為429.3 km2/站。通過(guò)分析年降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定性，以及1956—2000年和1980—2000年兩個(gè)降水量的豐、枯程度，豐、枯水年出現(xiàn)次數(shù)，連豐、連枯水年分析，來(lái)判定兩個(gè)同步期年降水量系列的代表性。

評(píng)價(jià)統(tǒng)一使用1956—2000年（45年）同步期系列數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)測(cè)資料不足45年的進(jìn)行了插補(bǔ)。對(duì)少數(shù)系列較短或有缺測(cè)（年或月）資料的站進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)。采取借用鄰站同期降水資料的方法，原則是借用站和插補(bǔ)站之間插補(bǔ)距離較近（一般平原區(qū)在10 km以?xún)?nèi)），氣候及下墊面條件接近，且借用資料年數(shù)較短。共計(jì)1 041站年資料，其中實(shí)測(cè)資料為990站年，插補(bǔ)資料為51站年。

在選用的22個(gè)雨量站中，主要代表站16個(gè)（指含有1956—2000年系列完整資料或1956—2000年資料不完整，但總資料系列長(zhǎng)度達(dá)42年以上的站），輔助站6個(gè)（資料系列長(zhǎng)度大于等于30年，小于42年的站）。為保證成果的質(zhì)量，對(duì)選用的各站資料進(jìn)行合理的檢查，重點(diǎn)審查特大、特小值。對(duì)有疑問(wèn)的資料，通過(guò)對(duì)鄰站資料對(duì)照，查清原因，予以說(shuō)明和更正，保持資料系列的一致性。

1.2 統(tǒng)計(jì)參數(shù)穩(wěn)定性分析

本次選取市內(nèi)具有40年以上降雨觀測(cè)資料的堡集閘雨量站作為研究案例，來(lái)分析降水統(tǒng)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定性。本文采用年度降水量累計(jì)平均值法與變差系數(shù)法兩種方法進(jìn)行了綜合的比較與分析。通過(guò)繪制一條曲線(xiàn)，來(lái)確定各個(gè)參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定所需的年限。

堡集閘站年降水量累積平均值過(guò)程線(xiàn)和Cv值逐年累積平均過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 堡集閘站年降水量累積平均值過(guò)程線(xiàn)

圖2 堡集閘站Cv值逐年累積平均過(guò)程線(xiàn)

由圖1、圖2可以明顯地看出，降水量均值和Cv值逐年累積平均過(guò)程線(xiàn)隨著時(shí)間變化漸趨穩(wěn)定，一般40年左右即可達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間。

1.3 長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)對(duì)比分析

分別計(jì)算短系列與長(zhǎng)系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)（多年平均降水量、Cv）的比值，來(lái)分析短系列的代表性。

通過(guò)對(duì)比長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)，來(lái)評(píng)定不同長(zhǎng)度系列的代表性，見(jiàn)表1。

表1 堡集閘站長(zhǎng)短系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)誤差統(tǒng)計(jì)表

由表1可以看出，兩個(gè)短期系列的均值和Cv值與長(zhǎng)期系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)都相對(duì)接近，但還是有略微差別。1956—2000年短系列均值比1952—2000年長(zhǎng)系列偏大0.27%，Cv值無(wú)偏差；1980—2000年短系列值偏小2.2%，Cv值誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，偏大了14.3%。但從總體來(lái)說(shuō)，兩個(gè)短期系列還是比較接近于總體分布。

1.4 長(zhǎng)短系列不同年型頻次分析

對(duì)不同樣本長(zhǎng)系列的頻率曲線(xiàn)代表總體分布，按頻率劃分為5種年型。特豐水年P(guān)＜12.5%；偏豐水年12.5%＜P≤37.5%；平水年37.5%＜P≤62.5%；偏枯水年62.5%＜P≤87.5%；特枯水年P(guān)＞87.5%。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)不同系列出現(xiàn)的頻次，來(lái)分析短系列5種年型出現(xiàn)的頻次情況。如果短系列5種年型出現(xiàn)的頻次比較接近于長(zhǎng)系列的頻次分布，則認(rèn)為有較好代表性。

由表2可以看到，1956—2000年和1980—2000年兩個(gè)短系列的代表性都相對(duì)較好。但相對(duì)來(lái)說(shuō)，1956—2000年這個(gè)系列的代表性會(huì)更好一些。

表2 堡集閘站長(zhǎng)短系列豐、平、枯年型頻次分析統(tǒng)計(jì)表

1.5 連豐、連枯水年分析

式中：Xi為年降水量，x和δ分別為年降水量均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

根據(jù)表3，統(tǒng)計(jì)堡集閘水文站豐、枯水年出現(xiàn)次數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果列入表4中。

表3 堡集閘水文站豐、枯水年降水量標(biāo)準(zhǔn)表mm

由表4可以看出：在1952—2000年系列中，豐水年出現(xiàn)15次，占30.6%；枯水年出現(xiàn)20次，占40.8%；出現(xiàn)連豐年4次，連枯水年6次。

表4 堡集閘水文站豐、枯水年，連豐連枯出現(xiàn)次數(shù)

在1956—2000年系列中，豐水年出現(xiàn)14次，占31.1%；枯水年出現(xiàn)18次，占40.0%；出現(xiàn)連豐年4次，連枯水年5次。

在1980—2000年系列中，豐水年出現(xiàn)6次，占28.6%；枯水年出現(xiàn)8次，占38.1%；出現(xiàn)連豐年2次，連枯水年3次。

總之，根據(jù)堡集閘水文站連豐、連枯水年分析結(jié)果，1956—2000年和1980—2000年兩個(gè)系列的代表性都比較好。

3 結(jié)果分析

通過(guò)上述分析綜合得出的相關(guān)研究結(jié)果顯示，選取的1956—2000年和1980—2000年兩個(gè)短系列的代表性都比較好，說(shuō)明短系列資料同樣具有較好的代表性，其中又以1956—2000年系列代表性要更好一些。