區域降水量變化特性分析

胡 濤 郭 林

（河南省平頂山水文水資源勘測局）

1 研究區域基本情況

文章以平頂山市全域為研究區域。平頂山市位于河南省中南部，現轄2市4縣4區（汝州市、舞鋼市、寶豐縣、葉縣、魯山縣、郟縣、新華區、湛河區、衛東區、石龍區），全市土地總面積7 882 km2。該區域為河南西部山地和淮河平原的過渡地帶，呈西高東低走勢，階梯狀遞次降低，地貌類型比較復雜，其中山區面積1 025 km2、丘陵區面積4 965 km2、平原區面積1 892 km2。平頂山市處于北亞熱帶向暖溫帶的過渡帶，屬于大陸性季風氣候，冬季以偏北風為主，夏季以偏南風為主，秋季氣候溫和日照時間較長，冬季寒冷雨雪偏，降水主要集中在夏季。該區域屬于淮河流域，轄區內河流眾多，分別屬于沙潁河水系和洪汝河水系，其中沙潁河水系在平頂山市范圍內的流域面積為7 305 km2，占全市面積的92.70%，主要河流有甘江河、澧河、沙河和北汝河；洪汝河水系在平頂山市范圍內的流域面積為577 km2，舞鋼市的絕大部分區域屬于洪汝河水系，主要的河流有滾河、三里河。平頂山市地域位置特殊，地形地貌復雜，其中魯山縣西部和舞鋼市南部是河南省兩個暴雨中心。平頂山市歷史上曾經出現過“75.8”、“82.7”、“91.5”、“2000.7”、“2004.7”等特大暴雨洪水，給沿岸及下游廣大地區造成了巨大的經濟損失。

2 基本資料選擇及分析內容

2.1 基本資料的選擇

樣本雨量站選擇觀測可靠、系列完整、面分布均勻并且能夠反映出區域地形變化影響的雨量站作為本次分析的依據站點。山丘區降雨量變化梯度比較大，因此在山丘區選擇的代表雨量站要多于平原區。分析在平頂山市共選取了代表雨量站39 個，平均站網密度為202 km2/站。按照水資源三級區劃分，王蚌區間北岸區選取代表雨量站34 個，王家壩以上北岸區選取代表雨量站5 個。所選取的雨量站降水量資料系列為1956-2010 年（55 a）同步期系列資料，對于實測資料不足55 a的進行了插補。插補采用直接移用鄰站資料法、年月降水量相關法和相鄰數站均值移用法，并考慮了參考站氣象、下墊面條件與插補站的一致性。

2.2 分析內容

文章以流域三級區套行政四級區為基本分區。主要分析內容包括平頂山市區域內降水量基本觀測資料的收集、合理性分析和對缺測資料進行必要的插補和延長；統計參數的分析和確定，包括多年平均降水量、變差系數CV和偏差系數CS等；進行資料系列代表性分析，包括統計參數的穩定性分析、長短系列統計參數的對比分析、長短系列不同年型的頻次分析以及連豐水年分析和連枯水年分析；降水量地區分布特點分析；降水量年內分配和年際變化分析；以流域三級區套行政四級區作為面平均降水量基本計算單元，計算各分區平均降水量等。

3 降水量特性分析

3.1 連豐、連枯水年分析

從選用代表站豐水年、枯水年分析成果來看，各雨量站連續豐枯年數大多為2-4 a，極少數雨量站連豐、連枯年數達到5 a，例如：葉縣雨量站2003-2007 年連續5 a 為豐水年，滍陽雨量站1959-1963年連續5 a為枯水年。

根據統計，連續枯水的年數明顯多于連續豐水的年數。其中，滍陽站出現連豐年4次，每次為3 a，連枯年5次，最長達5 a；魯山站出現連豐年4次，每次為2 a，連枯年6次，最長達3 a；葉縣站出現連豐年7次，最長為5 a，連枯年6次，最長達3 a；寶豐站出現連豐年3 次，最長為3 a，連枯年6 次最長達3 a；郟縣站出現連豐年4次，每次為3 a，連枯年5次，最長達3 a；汝州站現連豐年3次，最長為3 a，連枯年5次，最長達4 a；石漫灘站現連豐年5次，最長為3 a，連枯年4次，最長達4 a。

3.2 降水量地區分布分析

區域降水量的大小與水汽的來源、水汽輸入量、天氣系統的活動情況、地形及地理位置等因素有關，其中地形對降水影響程度最大。平頂山市降水量的地區分布差異，主要是由于地形的差異所致，總體特點體現為降水量自南部向北部逐漸減少，同緯度的平原區域的降水量小于山丘區，山脈背風坡的降水量小于迎風坡。

樣本雨量站各站的多年平均降水量變幅多在712 ～1 329 mm之間，多年平均降水量自平項山市東南的魯山山區和市向東北平原逐漸減少。全市的多年平均降水量為821.10 mm，各地分布不均。其中，沙河上游南部山區、舞鋼市山丘區的降水量明顯較大，年均降水量＞900 mm，代表站主要有坪溝、雞冢、豹子溝、合莊、昭平臺、中湯、袁門、石漫灘、柏莊和尚店等；平項山市北部和東北部的北汝河沖積平原降水量較小，年均降水量＜700 m，代表站主要有臨汝鎮、汝州、韓店等。

3.3 降水量年內分配分析

平頂山市降水量年內分配特點表現為汛期特別是6-8 月降水非常集中，四季降水量分配不均勻，年內各月份之間降水量差異比較大等。

汛期（6-9 月）降水集中，全市多年平均汛期降水量為400～700 m，汎期4個月時降水占全年的42.60%～86.80%。王蚌區間北岸區多年平均汛期降水量為522 m，王家壩以上北岸區多年平均汛期降水量為614.70 mm。降水集中程度自中部的平原區向丘陵、山區逐漸增加。其中王蚌區間北岸區集中程度達到64%，王家壩以上北岸區集中程度為的60.40%。

夏季6-8 月降水最多，全市降水量為250～550 m，集中了全年降水量的40%～65%。王蚌區間北岸區降水集中程度比較高，王家壩以上北岸區稍少，分別為53.10%、50.50%。春季3-5 月全市降水量100～250 m，占年降水量的11%～30%，地區之間降水集中程度差別不大，占年降水量的21%左右。秋季9-11 月全市降水量大于春季和冬季，在100～250 mm 之間。王蚌區間北岸區秋季降水量稍大于春季，而王家以上北岸區秋季降水量稍小于春季，地區之間降水集中程度差別不大，占年降水量的21%左右。冬季12 至次年2 月降水最少，降水量在15～70 mm，自南往北呈遞減趨勢。

各雨量站年內各月份之間降水量差異比較大，降水最大月與最小月相差懸殊。各雨量站多年平均降水量以7 月份降水最多，降水量在100～290 m，自西南和南部向北及東北降水量呈遞減狀態。各雨量站最小月降水多出現在1月份或12月份，降水量在5～20 mm 之間，同站最大月降水是最小月的9～40倍，其倍數呈由南向北遞增狀態。

3.4 降水量年際變化分析

由于季風氣候和天氣系統存在不穩定性和多變性，造成平頂山市區域內年際之間降水量差別很大，主要特點表現為降水量年際變化較為劇烈，最大與最小年降水量差值較大，年際間豐枯變化頻繁等。

平頂山市代表雨量站的最大與最小年降水量極值比均值為3.21，極值比最大的站為燕山雨量站，燕山雨量站1975年降水量為1 577.10 mm，1978年降水僅364.80 mm，年降水極值比達4.30。最大與最小年降水量的差值（即極值差），從絕對量上反映降水的年際變化。代表雨量站的極差均值為1 014.30 mm，極值差最大的站為沙穎河流域的坪溝站，1964 年降水2 426.60 mm，1960年降水689 mm，相差1 746.60 mm。

平頂山市多年降水量變差系數CV，一般為0.22～0.27。其中，王蚌區間北岸區CV 值為0.22 左右，該區域降水不是很豐沛，但是年際變化較為穩定；王家壩以上北岸區CV值為0.27左右，降水較豐沛，但是年際變化幅度較大。

3.5 分區降水量計算

平頂山市多年平均降水量821.10 m，降水總量約為64.72億m2。其中，王蚌區間北岸區多年平均年降水量807.30 m，降水總量約為58.97億m3；王家壩以上北岸區多年平均年降水量995.40 mm，降水總量約為5.75億m3，是平頂山市轄區內降水量最為豐富的地區。

平頂山市多年平均降水量自東南部的魯山山區和舞鋼市向東北平原逐漸遞減，各地域分布不均。多年平均降水量的變化幅度一般在666.50 mm到1 000 mm之間。其中，高于全市平均水平821.10 mm的區域有葉縣、魯山縣、舞鋼市，降水量分別為865.80、920.10、989 mm；低于全市平均水平的區域有市區（包括新華、湛河和衛東區）、石龍區、寶豐縣、郟縣和汝州市，降水量分別為763.10、790.70、747.70、703.70 和66.50 mm。降水量最多的是舞鋼市，為98 mm，偏高20.49%。降水量最小的是汝州市，僅為666.50 m，偏低18.80%。分區降水量成果符合山丘區降水量大，平原區降水量較小的一般分布規律。

4 結 語

降水量變化特性分析是水文特性分析的基礎工作，摸清區域內降水分布情況、豐枯水年變化特征、降水年內分配情況以及降水年際變化等特性，可以為該區域開展防汛抗旱減災工作提供汛旱情趨勢預測，為水利工程調度提供參考依據，為摸清區域內水資源狀況提供成果保障，為區域水資源優化配置、節約用水、供水調度等提供科學基礎，對該區域經濟社會發展、社會安定團結以及人民生命財產安全都意義深重。