彬州市降雨徑流變化趨勢分析

張琳娜

（咸陽市彬州市水資源工作站,陜西 咸陽 713500）

降雨徑流對區域水資源影響深遠。為適應彬州市經濟社會發展和水資源供求情況的新變化,科學規劃水資源的開發利用與保護,需對彬州市降雨徑流變化趨勢進行分析。

1 概況

彬州市地勢西南高東北低,總面積1184 km2,現轄13 個鎮37 萬人。彬州市屬于暖溫帶半干旱大陸性季風氣候,多年平均降水量為588.5 mm ,多年平均水面蒸發量為853 mm,干旱指數為1.4左右。境內有大小溝道4089 條,其中流域面積在100 km2以上的有四郎河、紅巖河、三水河、磨子河、水簾河、太峪河及百子溝。主要河流特征值見表1。

表1 彬州市主要河流特征值表

2 降雨分區及計算方法

2.1 降雨分析

根據彬州市自然地理條件及水資源分布特點、水資源開發利用現狀等實際情況,采用流域分區套行政分區的方法,將彬州市劃分為4個水資源綜合利用五級分區 。各分區具體情況敘述如下：

①北部高原溝壑區：包括涇河以北的丘陵及高原區域,不含涇河川道區域,面積601 km2。主要河流有四郎河、紅巖河、百子溝及三水河。涉及永樂鎮、北極鎮、新民鎮、小章鎮、炭店鎮、香廟鎮、龍高鎮共7 個鎮。

②涇河川道區：包括涇河沿岸的川道區域,面積108km2。涉及北極鎮、義門鎮、城關鎮、炭店鎮、香廟鎮、太峪鎮共6個鎮。

③南部梁峁溝壑區：為涇河以南的梁峁區域,不包括涇河川道。面積253 km2。區域主要有水簾河、西溝、南溝、太峪河等河流,地下水埋藏較深。涉及城關鎮、水口鎮、韓家鎮、太峪鎮4個鎮。

④南部丘陵水源涵養區：主要為西南部山丘區,面積222 km2。縣城水源水簾河、太峪河、磨子河等河流河源均發源于此,涉及韓家鎮、太峪鎮、底店鎮3 個鎮。

2.2 計算方法

根據區域降水量的分析計算需要,收集了北極、新民、景村、蘆村河、天堂寺、亭口6個雨量站1956年～2015年59年月年降水量觀測系列資料,作為彬州市區域降水量分析計算及多年平均降水量等值線勾繪的主要選用站。因縣域內雨量站點稀少,分布不均勻,且涇河以南無雨量站點,因此,區域降水量采用泰森多邊形法（見圖1）進行分析計算,并以多年平均降水量等值線法進行復核。泰森多邊形法計算公式如下：

圖1 泰森多邊形法

式中：Xi為雨量站i的時段降雨量,mm； fi為雨量站i的多邊形面積,km2；F為各多邊形面積之和,km2。

3 降雨分析

依據區域7個雨量站1956年～2015年同步期長系列降水量資料,計算得彬州市多年平均降水量588.5 mm,折合年降水總量為69679 萬m3。最大年降水量為910.7 mm,發生在1983 年,最小年降水量為347.4 mm,發生在1995 年,極值比為2.6,變差系數0.19,最大、最小年降水量分別是多年降水量的154.7%、59.0%。

3.1 分區年降水量

根據區內雨量站點1956年～2015年59年同步系列數據,計算得各水資源利用分區中面平均年降水量最大為南部丘陵水源涵養區,達618.8 mm,最小為涇河川道區,為560.3 mm,前者是后者的1.10倍。分區多年平均降水量、變差系數Cv、倍比及不同頻率年降水量計算成果見表2。

表2 彬州市水資源利用分區降水量成果表

3.2 降水時空分布特點

由于受地形及大氣來源的影響,區域降水量的時空分布特點為：地域分布不均,年際間變化較大,年內分配極不均勻。

（1）降水量的地區分布

區域多年平均降水量分布總體上是涇河川道最小,由涇河川道向南塬、北塬逐漸遞增,南部大于北部,山區大于塬區。北部高原溝壑區大部分區域年降水在560 mm～620 mm之間,最大為西北部四郎河丘陵溝壑區,年降水大于620 mm；南部梁峁溝壑區在560 mm～600 mm之間,南部丘陵水源涵養區大部分區域在600 mm～620 mm之間,水簾河、磨子河上游、太峪河河源在620 mm以上；涇河川道在550 mm～560 mm之間。最大為南部水簾河河源區域,年降水量大于630 mm以上,最小為涇河川道縣城區域在550 mm左右。

（2）年際變化

通過對選用雨量站1956 年～2015 年同步期系列資料分析計算,區域降水量站點變差系數Cv在0.21～0.24之間,各站點系列最大與最小年降水量極值比在2.74～3.67之間,降水量年際變化較大。彬州市選用代表站變差系數、極值比統計見表3。

表3 彬州市選用雨量站極值比及變差系數統計

從表3可以看出：北極站極值比最大3.67,景村站最小為2.74。南部、北部降水站點比涇河川道降水站點的極值比、變差系數的數值要大,在區域上表現為由南部、北部向中部逐漸遞減。

（3）年內分配

區域年內降水表現出春季少雨,夏季集中,秋季不夠,冬季稀少,年內分配極不均勻。多年平均最大月、春、夏、秋、冬四季及汛期降水量占全年降水量百分比統計見表4。

表4 彬州市雨量代表站四季、汛期、最大月降水量占年降水百分比統計

從站點的統計數據可以看出年降水主要集中在夏季,各站點夏季6月～8月降水量占全年降水量在44.3%～56.2%之間,汛期6月～9月降水量占全年降水量在63.2%～72.7%之間,所占權重很大。

四季分配為：春季降水量約占全年降水量15.0%～20.3%之間；夏季降水量約占44.3%～56.2%之間；秋季降水量占年降水24.8%～31.6%；冬季降水量占年降水的3.1%～4.2%之間。多年平均最大月降水量出現在7月、8月、9月份,最大月占年降水百分比在18.1%～24.4%之間,最小月降水量均出現在12月份,最小月占年降水百分比在0.7%～1.0%之間,最大月是最小月的18.9～30.5倍；連續四個月降水量出現在汛期6月～9月。

3.3 降水量的變化趨勢

按年代分時段對各站降水做統計分析,選用站各時段降水與多年均值比較見表5,各時段降水距平見表6。選用站各時段降水量中,以1981年～1990年最豐,1991年～2000年最枯。從各時段降水量的變化情況看,1956年～2015年近59年來,區域雨量代表站年降水量總的趨勢是豐枯交替頻繁變化。在區域上表現為南部豐枯變化比北部豐枯變化劇烈。

表5 選用站不同時段平均年降水量統計表

表6 選用站不同時段年降水量距平表

通過選用站各時段降水量與多年均值的距平分析來看：1981年～1990年偏多幅度最大,在3.6%～15.5%之間；1956年～1960年、1971年～1980年、1991年～2000年三個時段大部分雨量站降水量比多年平均偏少, 1991年～2000年比多年平均偏少幅度最大,偏枯在6.2%～19.5%之間。1956年～2015年59年間降水隨時段呈現出稍枯、稍豐、枯、豐、枯、豐的變化過程,也就是說區域降水隨時間表現為豐枯不斷交替變化的趨勢。各年代降水量變化趨勢圖見圖2。

圖2 雨量站各年代降水量變化趨勢圖

4 主要河流年徑流特征

根據區域代表性原則,選擇紅巖河、百子溝、三水河、水簾河、南溝、太峪河共六條河流做作為主要河流,分析其特性。

4.1 地區分布

通過對6條河流的分布分析,區域年徑流深的地區分布與降水量的地區分布相似,總的規律是由涇河川道向北部、南部逐漸遞增,南部遞增比北部幅度大。北部高原溝壑區多年平均徑流深一般在50 mm～65 mm之間；涇河川道在40 mm～50 mm之間；南部溝壑梁峁區在50 mm～70 mm之間；南部丘陵水源涵養區在70 mm～80 mm之間,水簾河、磨子河河源區在80 mm以上。

4.2 年際變化

區域河川徑流為降雨補給,徑流的年際變化一般主要受降水的影響,呈現和降水相類似的地域性差異,所不同的是徑流除受降水的影響外,同時還受到區域地質、地貌等下墊面條件的影響,因此,徑流的年際變化比降水量更為劇烈,地區間的差異也較大。

區域主要河流年徑流的變差系數Cv值在0.62～0.8之間,紅巖河最大,為0.8,水簾河最小,為0.62；主要河流年徑流量極值比變化在19.8～13.1之間, 水簾河最小,為9.8,紅巖河最大13.1；徑流量的年際變率在2.78～3.33之間；主要河流的年際間的變率與極值比、變差系數基本上相對應。

4.3 年內分配

域內徑流年內分配受降水年內分配的影響,呈現與降雨基本一致的特點,多年平均年內月分配很不均,徑流量主要集中于7月～10月或8月～11月,且多以洪水的形式出現。豐水年比枯水年的汛期及連續四個月百分比大,月極值比也大,也就是說,豐水年汛期水量大且集中,而枯水年各月徑流比較平均。

5 結語

彬州市水資源主要以降雨和江河徑流補給為主,而徑流又受降雨影響較大。通過分析區內降雨徑流特征可知,彬州市降雨和徑流的特征相似,即從涇河川道分別向南、北遞增,南部大于北部,山區大于塬區。降雨趨勢呈豐枯交替,徑流區域和年際差異較大,年內主要集中于汛期,可供當地水資源開發利用進行參考。