1960—2010年安康市暴雨變化特征分析

韓勇 李小芳

摘要 ? ?氣候變化導致全球暴雨事件增加，隨之引起諸多次生災害。安康市作為南水北調中線工程的重要水源區，暴雨變化對該區域水環境安全具有重要影響。利用安康市10個氣象站點1960—2010年間的日降雨量資料，采用R/S分析研究全市以及各縣區暴雨變化特征。結果表明，研究期內，旬陽、白河二縣年暴雨量呈不顯著減少趨勢，其余各縣區均呈不顯著增加趨勢;除旬陽縣和白河縣外，其余各縣的年暴雨量與年降雨量的比值51年中呈緩慢增大趨勢;由于未來寧陜、漢陰二縣的暴雨日數減少，其次暴雨量會增大，導致暴雨級別升高，而白河縣則剛好相反。該研究可為安康市次生災害防控政策調整和保障南水北調中線水環境安全提供理論支持。

關鍵詞 ? ?暴雨量;暴雨日數;Hurst系數;陜西安康;1960—2010年

中圖分類號 ? ?P426.62+3 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）22-0150-04 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstracts ? ?Climate change has led to the increase of rainstorm events and many secondary disasters all over the world. As the water source area of the Middle Route of South to North Water Transfer Project， changes of rainstorm in Ankang City has an important impact on the regional water environment security. Based on the daily rainfall data of 10 meteorological stations in Ankang from 1960 to 2010， the paper analyzed the change characteristics of rainstorm in whole city by using R/S analysis. The results showed that rainstorm amount in Xunyang and Baihe presented non-significant decrease trend， but other eight counties appeared non-significant increase trend. Except Xunyang and Baihe， the ratio of annual rainstorm amount and annual rainfall amount in other eight counties increased slowly during the past 51 years. For rainstorm days of Xunyang and Hanyin will decrease in the future， but single event rainstorm amount will increase， the rainstorm level will increase， but that of Baihe is opposite. The research can provide theoretical support for the adjustment of secondary disaster prevention and control policies in Ankang City and the water environment safety of the middle route of South to North Water Transfer Project.

Keywords ? ?rainstorm amount; rainstorm day; Hurst coefficient; Ankang Shaanxi; 1960-2010

隨著全球氣候變化的加劇，暴雨事件隨之發生增加，并且呈現出向極端化發展的趨勢[1]。IPCC報告在分析全球有降水觀測區域的資料之后得出：雖然全球范圍內降水總量的變化趨勢不一致，但是大多數區域的暴雨事件發生頻率呈現上升趨勢[2]。同時，由于暴雨事件往往引發洪水、泥石流、滑坡、城鄉內澇等諸多次生災害，因而給局部地區帶來嚴重的生命威脅和財產損失[3-5]。因此，暴雨事件及其變化趨勢不斷受到國內外學者的重視。國內對暴雨事件的研究開始于20世紀60年代初。隨著研究不斷深入，胡宜昌等[6]、任國玉等[7]分析了我國暴雨事件的時空變化特征以及物理影響因子和過程。王 ?芬等[8]對1963—2010年貴州暴雨日數以及暴雨量變化特征的研究結果表明，貴州省暴雨主要出現在5—9月。李 ?斌等[9]利用近62年的資料詳細分析了延安市暴雨時空分布特征和變化趨勢。全國范圍內暴雨事件呈現緩慢增加態勢，尤其是長江流域表現更加明顯[10]。研究表明，處于相同環流形勢控制下的安康市具有與長江流域較為相似的變化趨勢[11]。

安康市地處秦巴山區，地質結構脆弱，由暴雨引發的滑坡、泥石流等次生災害頻發。作為南水北調中線的重要水源區，暴雨特征發生變化會引起安康市水環境質量的急劇變化，進而影響工程供水用水安全。因此，對該區域暴雨變化特征進行研究，有助于當地暴雨災害預報能力的提升，以及防災減災政策的調整。然而，目前涉及安康市降雨的研究主要集中在降雨量的年、季變化以及區域差異等方面[12-14]，針對暴雨變化特征的研究并不多。本文根據安康市10個氣象站點1960—2010年的降雨水實測資料，對其近50年來的暴雨變化特征進行了分析，以期加深對安康市暴雨變化特征的認識，為做好區域水土保持和地質災害預防、保護南水北調中線水源區水質安全提供科學參考。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?研究區概況

安康市位于陜西省東南部（東經108°0′58″～110°12′0″、北緯31°42′24″～33°50′34″），轄旬陽縣、石泉縣、漢陰縣、平利縣、白河縣、紫陽縣、嵐皋縣、寧陜縣、鎮坪縣及漢濱區9個縣1個區。本區屬亞熱帶大陸性季風氣候區，氣候溫和濕潤，雨量充沛，年均降雨量在900 mm以上，年均降雨日數達94 d，主要集中在6—9月，7月最多。因地處秦巴土石山區，全區地貌類型以山地為主，垂直地域性明顯，地質環境脆弱，屬于地質災害易發多發區。雨季期間，因降雨誘發的地質災害頻繁發生[15]。

1.2 ? ?數據來源

基于安康市9個縣1個區10個氣象站點連續51年（1960—2010年）的逐日降雨量數據，結合中國國家氣象局暴雨劃分標準（24 h降雨量≥50 mm記為該站1次暴雨）篩選出10個站點的歷次暴雨事件。安康市面雨量采用泰森多邊形法計算，即首先求得各縣的面積權重系數，然后用各縣雨量與該測站面積權重系數相乘后累加得到安康市面雨量。

1.3 ? ?分析方法

Hurst系數（H）可以定量表征時間序列的持續性或長期相關性，被廣泛應用在氣象和水文序列分析中[16-17]。本文通過R/S分析計算得到Hurst系數值，以此來分析安康市暴雨變化趨勢。Hurst系數以0.5為界限，分為3種情況：當0

2 ? ?結果與分析

2.1 ? ?年降雨量時空分布特征

參考Nielson和Bouma于1985年提出的變異程度劃分標準：CV≤10%時屬弱變異，10%

在安康市9個縣1個區中，旬陽縣降雨量最小，年均降雨量為746.4 mm，其年降雨量變異系數為19.4%;紫陽縣降雨量最大，年均降雨量為1 075.8 mm，其年降雨量變異系數為21.1%;二者相差329.4 mm。石泉縣和漢陰縣的年均降雨量分別是882.8、872.7 mm，二者年降雨量變異系數也較為接近，分別為23.0%、23.8%。年降雨量分布差異最大的地區為漢陰，最小的是平利縣。

2.2 ? ?年降雨量變化趨勢

有研究表明，1956—2010年間我國水資源一級區的降雨量有微弱減少趨勢[19]。因此，本研究對1960—2010年間安康市年降雨量變化趨勢進行分析，結果如表2所示。整個研究期內，安康全區年降雨量亦呈不顯著減少趨勢，這與殷淑燕[11]、黨紅梅等[20]的研究結果一致。在安康市的10個縣區中，僅漢陰縣、鎮坪縣年降雨量呈不顯著增加趨勢，其余8個縣區年降雨量均呈減少趨勢。在降雨量呈下降趨勢的8個縣區中，旬陽縣年降雨量的下降趨勢最為顯著（P<0.05）。

此外，對比各縣區年降雨量的Hurst系數可以看出，寧陜縣、鎮坪縣的Hurst系數<0.5，分別為0.46、0.48，說明未來降雨量變化會呈現出與歷史降雨量相反的變化趨勢，即寧陜縣未來降雨量會增加，而鎮坪縣未來降雨量會減少;其余8個縣區的Hurst系數均>0.5，說明年降雨量的未來總體變化趨勢與歷史時期相同。由于Hurst值越接近于1則表示年降雨的持續性越強[21]，因而紫陽縣年降雨量持續減少的趨勢會越來越明顯。

2.3 ? ?暴雨變化特征

2.3.1 ? ?年暴雨量。Trenberth等[22]研究表明，暴雨事件增多是全球性的變化，某些地區即使總降雨量呈現減少趨勢，其暴雨仍然呈現增加的態勢。在整個研究期內，安康市多數縣區暴雨量呈現不顯著增加趨勢（表2），這也基本符合全國范圍內的暴雨雨量變化趨勢[10]。在各縣區中，旬陽、平利、白河三縣未來暴雨雨量會減少，但是旬陽、白河2個縣年暴雨量未來變化趨勢與歷史時期相同（H>0.5），而平利縣未來變化趨勢與歷史時期相反（H<0.5）。在10個縣區中，僅鎮坪縣呈現顯著增加趨勢，說明該縣歷史時期的暴雨雨量存在顯著增加現象。

本研究又對年暴雨量與年降雨量的比值進行計算，結果如表3所示。對比平均值發現，紫陽縣年暴雨量占年降雨量的比值最大，為0.22;白河縣最小，為0.09。同時，紫陽縣年暴雨量占年降雨量的最大值高達0.50。這說明紫陽縣歷史時期的暴雨量就較其他縣區高，而且在未來年降雨逐漸減少的趨勢下其年暴雨量占年降雨量的比值會更大。

旬陽縣、白河縣年暴雨雨量、年降雨量均呈減少趨勢（表2），年暴雨雨量與年降雨量比值亦呈減小趨勢。除旬陽、白河二縣外，其余各縣區年暴雨雨量與年降雨量的比值均呈增大趨勢。因此，對于安康全區來說，未來暴雨會逐漸增多，由此帶來的次生災害發生概率也會增大。

2.3.2 ? ?年暴雨日數。暴雨日數增多意味著暴雨次數增加，局地發生次生災害如洪澇、滑坡、崩塌等的概率增大[23]。基于此，本研究對安康市10個縣區的暴雨日數進行R/S分析，并判斷其未來變化趨勢。從表4可以看出，在10個縣區中，僅寧陜、平利二縣的Hurst系數小于0.5，其未來變化趨勢與歷史變化趨勢相反;其余8個縣區暴雨日數未來變化趨勢與歷史變化趨勢一致。在未來暴雨日數持續減少的3個縣中，漢陰、旬陽二縣Hurst系數>0.5，與歷史變化趨勢一致，暴雨日數持續減少。安康市大部分縣區未來暴雨日數會增加，這與我國乃至全球的變化趨勢相近[10，23]。

未來寧陜、漢陰二縣年暴雨日數均呈減少趨勢（表4），但該二縣年暴雨量呈增加趨勢（表2），說明雖然該二縣年內發生暴雨的次數減少，但次暴雨雨量增大，未來暴雨級別會不斷升高[24]，需要重視由此帶來的次生災害風險。對于白河縣而言，年暴雨量、年暴雨量與年降雨量的比值在未來均減小，而暴雨日數增加，說明該縣未來暴雨級別會有所降低，次生災害防控壓力會有所減輕。

3 ? ?結論

在1960—2010年間，安康大部分縣區年降雨量呈現不顯著減少趨勢，而年暴雨量呈現不顯著增加趨勢。安康市有9個縣區年暴雨量的Hurst系數>0.5，僅平利縣為0.4，說明大部分縣區未來暴雨變化趨勢與歷史變化趨勢相同，唯獨平利縣反之。紫陽縣年暴雨量占年降雨量的比值最大，說明該縣歷史時期的暴雨量較其他縣區多。在未來年降雨量普遍減少的趨勢下，大部分縣區的年暴雨量占年降雨量的比值將更大。雖然大部分縣區未來年暴雨日數呈現增加趨勢，但是寧陜縣和漢陰縣呈現減少趨勢，在年暴雨量增加的背景下，該二縣未來暴雨級別會升高，次生災害風險也將增大。總體來看，安康全區的年暴雨日數和年暴雨量均呈現緩慢增加趨勢，這意味著未來洪澇、滑坡等次生災害發生的可能性也將增加，這將對當地人民生產生活及南水北調中線水環境安全造成威脅。因此，在今后的水土保持、防災減災工作中，相關部門應該對區域暴雨事件及其引起的各種次生災害予以高度重視。

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