陽山縣1971—2020年降水特性分析

何際斌

（廣東省水文局清遠水文分局，廣東 清遠 511599）

0 引言

陽山縣位于廣東省西北部、清遠市中部，面積3418 km2，地處南嶺山脈南麓，連江中游，屬粵北山區地帶，地形復雜，總體地形為南、北高峻，并以單斜山地不規則地由兩端向腹地傾斜，形成中間低緩，四周較高的船形地貌。境內大小河流眾多，河流落差大，主要河流有連江干流、青蓮水、七拱河、洞冠水、廟公坑等。1971—2020年陽山縣發生了多場次洪水，比較大的年份有1972、1973、1982、1994、1996、1997、2006、2012、2013、2014 和2015 年。同時也有一些干旱年份，如1977、1983、1985、1988、1989、1991、1999、2003、2007 和2020 年。水旱災害對當地的人民生活、社會生產、經濟建設產生很大影響。分析研究當地多年降雨情況，對當地城鎮防洪抗旱、人民生活、水資源管理規劃、農業生產、社會經濟建設發展以及保障人民群眾生命財產安全具有重要的意義。

1 研究資料和方法

1.1 研究資料

選取1971—2020 年陽山縣境內13 個代表雨量站的降水資料。選取的雨量站點分別為：九龍坪、扶村、黃麖塘、小江、陽山、太平（陽山）、隔水、杜步、上洞、東坑坪、大陂、曹田坑、青蓮。各站點分布在全縣各地，附近都具有代表的相關河流（見圖1），對研究全縣整體降雨具有很好的代表性。

圖1 陽山縣雨量站點分布圖

1.2 降雨類別分類

按照《降雨量觀測規范》（SL 21-2015）及廣東省降雨強度等級劃分標準，日降水量以08 時為日分界，即從昨日08 時至今日08 時的降水量為昨日降水量，日降雨量大于等于50 mm 統計為一個暴雨日，大于等于100 mm統計為一個大暴雨日，大于等于250 mm統計為一個特大暴雨日。

1.3 研究方法

主要運用了數據線性趨勢法、相關系數法和數理統計法等研究方法，對陽山縣1971—2020年的雨量資料按年、月、日以及暴雨極值等情況進行統計分析[1，2]。

數據線性趨勢法是對觀察期的時間序列資料表現為近似一直線時采用的一種預測方法[2]。

相關系數法是通過在坐標軸上繪制兩個變量的散點圖，利用樣本相關系數推斷總體兩個變量是否相關，描述了兩個變量間的聯系緊密程度。計算公式如下：

相關系數R越接近1，說明二者的擬合相關程度越好[2]。

數理統計法主要是利用樣本的平均數、最大最小值、標準差、均方等有關統計量來對實測數據進行有關分析研究得到所需結果的一種科學方法[2]。

2 年降雨分析

2.1 1971—2020年年降雨情況

根據廣東省水文局雨量站實測資料，陽山縣13個代表雨量站1971—2020年年降雨情況見表1。

表1 陽山縣1971—2020年年降雨量統計表mm

注：隔水站1977年設立，青蓮站由1974年恢復測量。

根據13個代表雨量站資料，通過算術平均法計算陽山縣各年降雨量，繪制全縣年降雨量變化趨勢圖（見圖2）。

圖2 陽山縣1971—2020年年降雨量變化趨勢圖

由表1可知，陽山縣1971—2020年平均年降雨量為1 756.0 mm，其中1973 年降雨量最大，為2 549.2 mm，1991年降雨量最小，為1 182.8 mm。結合圖1，全縣降雨呈現上洞—東坑坪—陽山—隔水—太平（陽山）為主線，分別向北部和南部減少的情況，即中間多兩邊少，與該縣的地形密切相關。

陽山縣1971—2020 年年降雨極值情況見表2，按流域劃分統計該縣不同地區降雨情況見表3，按10年一個時期分析降雨量變化情況見表4。

表2 陽山縣1971—2020年年降雨量極值情況

表3 陽山縣1971—2020年年降雨量分流域統計表mm

表4 陽山縣1971—2020年10年期降雨情況統計表mm

由表1～4 以及圖2 分析，1971—2020 年陽山縣降雨特點如下：①年降雨量年際變化大，最大年降雨值是最小年降雨值的2.2 倍，最大年降雨值大于平均值45.2%，最小年降雨值小于平均值32.6%；②降水空間分布不均勻，青蓮水、七拱河總體降雨較多，連江（干流中游，含廟公坑）、洞冠水（中下游）總體降水較少，結合地形及站點分布情況，可以得出降雨較多的地方主要為河流中上游地區，在迎風坡的位置且海拔較高，極易形成降雨，隔水、上洞和東坑坪3 個站點年平均降雨量超過2000 mm；③從年降水趨勢線來看，陽山縣降雨總體隨著時間的推移呈現逐漸增多的情況；④在20 世紀70 年代初期、20 世紀90 年代中期、21 世紀00 年代中期以及近10 年來都出現了降雨高峰期，降雨較多的年份有1973 年（2 549.2 mm）、2016 年（2 424.4 mm）、2015年（2 359.5 mm）、1994年（2 334.1 mm）、2006年（2 320.4 mm）；⑤在80 年代后期90 年代初期，21 世紀00年代初期出現一個降雨低值期，降雨較少的年份有1991 年（1 182.8 mm）、1989 年（1 249.1 mm）、1986年（1 256.3 mm）和2004年（1 278.7 mm）。

2.2 年降雨天數

陽山縣1971—2020年年降雨天數情況見圖3。

圖3 陽山縣1971—2020年年降雨天數走勢圖

統計陽山縣1971—2020 年年降雨天數可以得知：①1971—2020 年陽山縣平均年降雨天數為143 d，接近全年天數的四成，總體降雨天數較多，密度較大。②陽山縣的降雨天數呈現隨著時間變化而逐漸增多的情況。③降雨天數最多的年份是2012年（183 d，全年平均每2 d 就有一次降雨），比多年平均降雨天數多40 d；降雨天數最少的年份是1971 年（112 d），比多年平均降雨天數偏少31 d；降雨天數最多比最少多71 d。④1971—2020 年陽山縣出現過幾個降雨天數高峰期，分別是20 世紀70年代中期和近10 年，降雨天數較多的年份有2012年（183 d）、2015年（177 d）、1975年（171 d）、2016年（164 d）、2019年（163 d）、2018年（160 d）；同時也出現了幾個降雨天數低值期，分別是20 世紀70 年代初期、20 世紀80 年代末和90 年代初期、21 世紀初期，降雨天數比較少的年份有1971年（112 d）、2004年（119 d）、2003年（121 d）、1990年（121 d）、1986年（121 d）、1992年（122 d）。

3 月降雨分析

陽山縣1971—2020年月平均降雨情況（見圖4）。

圖4 1971—2020年陽山縣月平均降雨統計

由圖4 可知：①陽山縣1971—2020 年降雨呈現標準的單峰型分布形狀，降雨主要集中在3～8月，占全年降雨總量的78%。②4～6 月受西南季風等影響，降雨最多；7～8月受熱帶氣旋影響，降雨較多；1～2月、10～12月天氣比較干旱，降雨較少。③年內降雨兩極分化嚴重，最多降雨月份降雨量（5月317.1 mm）是最少降雨月份降雨量（12月44.9 mm）的7倍。

4 日降雨分析

4.1 日平均降雨

陽山縣1971—2020 年有降雨日子的日平均雨量情況見圖5。

圖5 陽山縣1971—2020年日平均降雨圖

經統計，陽山縣1971—2020年有降雨日子的日平均雨量為12.3 mm，最大日平均降雨出現在1994年為16.6 mm，最小日平均降雨出現在1991 年為9.6 mm，最大是最小的1.73倍。由圖5可知，陽山縣日平均雨量呈緩慢增加的趨勢，在20 世紀70 年代初期和90年代中期、21世紀00年代和10年代都有高值發生。

4.2 日最大降雨

陽山縣1971—2020年日最大降雨情況見圖6。

圖6 陽山縣1971—2020年日最大降雨圖

由圖6可知，陽山縣1971—2020年平均日最大降雨量為175.2 mm，其中排位前二的日最大降雨有2006 年的362.9 mm 和1982 年的360.7 mm。同時，由趨勢線可知，日最大降雨也呈現逐漸增加的趨勢，說明陽山縣的降雨強度也在逐漸加大，出現單日更大日最大降雨的概率也在逐漸加大。

5 暴雨分析

5.1 暴雨天數走勢

陽山縣1971—2020 年日降雨量不小于50 mm（暴雨量）的天數統計見圖7。

圖7 陽山縣1971—2020年暴雨天數走勢圖

由圖7可知，暴雨天數在逐步增多，而且增加的幅度也較大。特別是進入21世紀后，暴雨天數頻次加大。暴雨天數出現較多的年份有1973年（11.5 d）、1994年（9.8 d）、2010年（9.3 d）和2016年（10.8 d）。

5.2 暴雨日數與年降雨量的關系

將陽山縣1971—2020 年暴雨天數與年降雨量繪制在同一個坐標軸（見圖8），通過數學相關系數法分析它們的相關程度（見圖9），可以看出暴雨天數與年降雨量走勢基本一致，兩者的相關系數R為0.8 674，相關關系顯著[1]。說明陽山縣降雨多的年份，出現暴雨的概率也大。

圖8 陽山縣1971—2020年暴雨天數與年降雨量圖

圖9 陽山縣1971—2020年暴雨天數與年降雨量相關關系圖

5.3 月暴雨天數分布情況

陽山縣1971—2020 年逐月暴雨天數分布情況見表5。

表5 陽山縣1971—2020年逐月暴雨天數分布情況

由表6 可知，全年暴雨天數主要集中發生在5月和6 月，占全年的42.8%。這和逐月平均雨量的分布基本一致，說明降雨多的月份，出現暴雨的概率也大。

5.4 極值分析

陽山縣1971—2020年日降雨量超過250 mm站點統計見表7。由表7 可知：①陽山縣1971—2020年出現單日特大暴雨的情況一共發生11d/站次，極值暴雨多發頻發。②隔水、九龍坪兩站分別發生3 d/站次的極值暴雨，說明該兩站附近區域的自然災害形勢比較嚴峻。③由2006 年7 月、1982 年5 月特大暴雨引發的極值暴雨站點分別有3 個，從側面說明了兩場暴雨對陽山縣的影響程度。④單日超過300 mm 有3 d/站次，東坑坪日最大降雨達362.9 mm，超200 a 一遇；隔水日最大降雨達360.7 mm，超200 a一遇；九龍坪日最大降雨達305.6 mm，接近50 a一遇。

表7 陽山縣1971—2020年日降雨量超250 mm站點統計表

6 結語

（1）陽山縣1971—2020 年年平均降雨量為1 756.0 mm，年降雨量年際變化大，降水空間分布不均勻，年降雨量總體呈現不斷增加的趨勢；全年平均降雨天數為143 d，降雨密度較大，而且降雨天數也呈現隨著時間變化而逐漸增多的情況。

（2）日平均降雨和日最大降雨都呈現逐漸增大的情況。隨著時間的變化，陽山縣暴雨天數逐漸走高，暴雨日數又與年降雨量密切相關，降雨量多的年份，暴雨天數也相應的增多，尤其在5～6月，出現暴雨的概率更大。

（3）3～8月是全年降雨的集中期，4～6月降雨最多，當地有關部門需要密切關注城鎮防洪和鄉村山洪地質災害防御。收集到了陽山縣極值暴雨發生頻率較高的站點，相關部門可對這些區域進行重點防御。