基于降水要素分析方法的遼寧省汛期分期特征方法研究與應(yīng)用

徐 飛

(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110043)

洪水災(zāi)害是各種自然災(zāi)害中發(fā)生率高、涉及面廣、破壞程度深、對人民危害巨大的一種災(zāi)害。防汛部門應(yīng)根據(jù)氣象、水文資料的統(tǒng)計分析得出各種汛期發(fā)生的時期，給出一個大致的范圍，及時做好防汛準備工作。當前，對于區(qū)域汛期分期的研究成果較多，其中基于降水要素的分析方法在區(qū)域汛期分期中應(yīng)用較多。近些年來，對于汛期分期研究大都集中對水庫的汛期分期劃分，而對行政區(qū)域進行汛期分期研究的較少，為此文章結(jié)合遼寧省120個雨量站近55年降水數(shù)據(jù)，結(jié)合累積雨量及模糊集理論方法對遼寧省的汛期分期進行研究，研究過程對于遼寧省防汛具有重要的參考決策價值。

1 研究方法及資料選取

1.1 研究方法

根據(jù)基于降水要素的汛期分期概念，即汛期(主要指伏秋大汛)的起止時間可以用能使該地區(qū)河道中形成明顯徑流的場次降水的出現(xiàn)時間來反映，選擇單站連續(xù)兩日累積降水量作為指標，代替單站場次降水。西部、中北部地區(qū)選擇連續(xù)兩日累積降水量大于40mm的樣本，東南部地區(qū)選擇連續(xù)兩日累積降水量大于50mm的樣本，形成新的系列，該系列中的每個樣本均能夠形成徑流。在單站的新的樣本系列中，找出歷年首、尾樣本所對應(yīng)的時間，即為該年汛期的開始、結(jié)束時間。利用模糊集理論對單站歷年汛期開始時間和結(jié)束時間進行隸屬度分析，確定單站汛期的開始與結(jié)束時間；各防汛區(qū)域汛期起止時間通過區(qū)域內(nèi)單站汛期的開始與結(jié)束時間的外包線來確定。

1.2 資料選取

根據(jù)防汛區(qū)域劃分研究成果，將全省劃分為三大區(qū)域，分別為東南部地區(qū)、中北部地區(qū)及西部地區(qū)。在每個區(qū)域，選取水文資料整編的常年報汛的雨量站及水文站作為代表站，其中東南部地區(qū)56站、中北部地區(qū)29站、西部地區(qū)35站，使所選的代表站在各區(qū)域內(nèi)均勻分布。對于每個站，選取1956—2010年的日降水量資料進行分析，該時段資料系列比較完整。

2 研究成果

2.1 汛期起止時間劃定結(jié)果

根據(jù)單站多年逐日降水量資料(1956—2010年)，統(tǒng)計連續(xù)兩日累積降水量多年系列，在該系列中，中北部地區(qū)及西部地區(qū)各站選用連續(xù)兩日累積降水量大于40mm系列、東南部地區(qū)選用連續(xù)兩日累積降水量大于50mm系列，組成新的樣本系列，對單站歷年的開始時間和結(jié)束時間分別進行統(tǒng)計。以荒溝站為例，統(tǒng)計結(jié)果詳見表1。

表1 荒溝站連續(xù)兩日累積降水量大于50mm歷年開始結(jié)束時間統(tǒng)計

2.2 主汛期起止時間分析

(1)單站強場次降水量的確定

統(tǒng)計單站歷年連續(xù)兩日累積降水量，每年取一個最大值，歷年最大值求平均，即為單站強場次降水量標準。以荒溝站為例，歷年最大連續(xù)兩日累積降水量統(tǒng)計詳見表2，多年平均為186mm，即對于荒溝站，超過186mm的場次降水為強場次降水。并根據(jù)荒溝站年最大場次降水量多年平均值186mm，統(tǒng)計歷年超過均值的連續(xù)兩日累積降水量，即推算出單站強場次降水，詳見表3，共31場。

表2 荒溝站年最大場次降水多年均值計算

表3 荒溝站歷年強場次降水統(tǒng)計

(2)模糊分析方法的區(qū)域主汛期時間推算結(jié)果

由各地區(qū)汛期隸屬度得到，東南部地區(qū)主汛期分期結(jié)果：開始時間7月8日，結(jié)束時間8月21日；中北部地區(qū)主汛期分期結(jié)果：開始時間7月12日，結(jié)束時間8月21日；西部地區(qū)主汛期分期結(jié)果：開始時間7月2日，結(jié)束時間8月25日。

(3)單站累加距區(qū)域主汛期時間推算結(jié)果

單站強場次降水次數(shù)統(tǒng)計完以后，先將120個代表站分成東南部、中北部、西部三個區(qū)；然后在各區(qū)內(nèi)，統(tǒng)計各日發(fā)生強場次降水的站年數(shù)；根據(jù)基于降水要素的主汛期分期概念，利用滑動累加距法選取強場次降水站年數(shù)占總站年數(shù)80%的時段，即為各區(qū)主汛期的時段，該時段起、止時間為主汛期的開始、結(jié)束時間。東南部地區(qū)各日發(fā)生強場次降水站年數(shù)詳見表4。

表4 東南部地區(qū)各日強場次降水發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計

圖1 基于模糊集理論的各區(qū)域主汛期隸屬度計算結(jié)果

由此方法確定的主汛期為：東南部地區(qū)，主汛期開始時間7月11日，結(jié)束時間8月21日；中北部地區(qū)，主汛期開始時間7月13日，結(jié)束時間8月21日；西部地區(qū)，主汛期開始時間7月2日，結(jié)束時間8月21日。

3 結(jié)論

(1)提出了用連續(xù)兩日累積降水量代替場次降水的新思路，并選西部和中北部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于40mm、東南部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于50mm作為汛期的起止標準。遼寧省汛期分期為：東南部地區(qū)5月28日—9月9日；中北部地區(qū)5月31日—9月16日；西部地區(qū)6月4日—9月16日。

(2)依據(jù)主汛期以控制80%以上的強場次降水來確定時段降水(單站場次降水以連續(xù)兩日累積降水量代替)。遼寧省主汛期為：東南部地區(qū)7月11日—8月21日；中北部地區(qū)7月13日—8月21；西部地區(qū)7月2日—8月21日。如圖1所示。