北川河降雨多時空演變規律分析

丁新輝　劉孝盈　劉廣全　劉閏妍　茍正琴

［關鍵詞］ 降雨量；最大降雨量；月降雨集中度；北川河

［摘 要］ 為揭示北川河流域降雨的演變規律及其特征，對1964—1990年和2006—2019年開府、圪洞和峪口3個雨量站的降雨情況進行了分析，結果表明：①北川河流域2006—2019年降雨量較20世紀60—90年代有增加的趨勢，其中2006—2019年6—10月的降雨量較20世紀60—90年代有明顯增加，增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%，而各站6—10月的降雨量占全年降雨量的比例略有下降，降幅分別為0.9、0.3和0.7個百分點；②20世紀60—90年代各站點月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<峪口站<開府站，2006—2019年各站點月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<開府站<峪口站。

［中圖分類號］ P426.6［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）09－0040－03

降雨本身具有時空分布不均勻的特征，加之雨量站空間分布散落，給降雨的精準觀測造成了很大困難[1-4]。各雨量站監測數據僅代表其所在小流域的降雨量，很多學者采用距離平方反比法進行降雨量的空間插值表征流域降雨，卻無法對其準確性進行驗證，尤其是對汛期降雨量的預測缺少研究[5-7]。為此，本研究以北川河流域為例，提出從降雨集中度的角度來研究多時段、多站點降雨特征，探究降雨規律，為科學推測降雨總量提供依據。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

北川河為山西呂梁三川河三大支流之一，發源于方山縣北與嵐縣交界的馬坊鎮赤堅嶺，自北向南貫穿方山縣全境，自上而下匯聚了開府溝、屹洞溝、峪口溝等支溝后進入離石縣。全長104.5 km，流域面積1 182.87 km2， 河床比降6.4%。全流域屬暖溫帶大陸性季風氣候區，據氣象資料，近30 a中，流域澇災平均3 a一遇。北川河上源多為花崗巖和古老變質巖山區，降水較多，年平均降水量為560 mm。鹽堿地主要為干流東西兩側的河灘地，20世紀70年代初有200 hm2，經排澇改良，現存100 hm2。

1.2 數據來源與處理

為分析北川河流域降雨量的變化規律，本研究采用的降雨資料為1964—1990年及2006—2019年的系列資料，來自開府、圪洞和峪口3個雨量站。統計各雨量站逐月降雨量和日最大降雨量，如果某月沒有降雨，則該月降雨量記為零，該月日最大降雨量記為空。采用日最大降雨量與月降雨量的比值表示降雨的集中度，以此來反映降雨在當月內和月際間的變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站降雨趨勢分析

北川河流域開府、圪洞和峪口雨量站實測降雨量逐年、逐月變化過程見圖1。20世紀60—90年代開府、圪洞和峪口3個雨量站的年均降雨量分別為498.2、550.1和490.4 mm，各站點年際差異分別為161.2、118.6和115.9 mm2；2006—2019年3個站點的年均降雨量分別為627.5、621.9和573.7 mm，各站點年際差異分別為127.5、103.7和87.9 mm2。這說明進入21世紀后3個站點的年降雨量均有增加趨勢，各站點年降雨量變化的差異程度為峪口站<圪洞站<開府站。

開府、圪洞和峪口雨量站20世紀60—90年代1—5月的月均降雨量分別為81.7、90.1和79.6 mm，而2006—2019年3個雨量站1—5月的月均降雨量分別為105.1、101.7和96.6 mm；20世紀60—90年代11—12月3個雨量站的月均降雨量分別為14.1、16.7和14.9 mm，而2006—2019年11—12月3個雨量站的月均降雨量分別為21.7、21.0和18.2 mm。這說明1—5月和11—12月月均降雨量均呈現出較為明顯的上升趨勢。20世紀60—90年代6—10月3個雨量站的月均降雨量分別為402.4、443.4和395.9 mm，分別占年均降雨量的80.7%、80.6%和80.7%；而2006—2019年6—10月的月均降雨量分別為500.7、499.2和458.8 mm，分別占年均降雨量的79.8%、80.3%和80.0%。這說明在北川河流域，2006—2019年6—10月的降雨量較20世紀60—90年代6—10月的有明顯增加，增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%，而3個站點6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降，分別下降0.9、0.3和0.7個百分點。

2.2 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站日最大降雨量趨勢分析

根據開府、圪洞和峪口雨量站資料統計出月日最大降雨量逐年變化過程見圖2。20世紀60—90年代1—12月3個站點的平均日最大降雨量分別為182.4、198.0和182.0 mm，年際差異分別為44.0、29.3和33.7 mm2；而2006—2019年1—12月3個站點的平均日最大降雨量分別為216.6、219.0和210.0 mm，年際差異分別為35.7、32.4和38.9 mm2。這說明進入21世紀后3個站點的平均月日最大降雨量均有增加趨勢；20世紀60—90年代各站點月日最大降雨量變化的年際差異大小為圪洞站<峪口站<開府站，而2006—2019年各站點月日最大降雨量變化的年際差異大小為圪洞站<開府站<峪口站。

開府、圪洞和峪口雨量站20世紀60—90年代1—5月平均日最大降雨量分別為38.5、39.1和37.5 mm，而2006—2019年1—5月平均日最大降雨量分別為44.4、47.0和41.6 mm；20世紀60—90年代11—12月平均日最大降雨量分別為8.2、9.2和8.9 mm，而2006—2019年11—12月平均日最大降雨量分別為9.3、8.7和8.6 mm。所以，1—5月和11—12月的平均日最大降雨量在開府站表現為小幅上升，而圪洞和峪口站1—5月平均日最大降雨量均表現為上升趨勢，11—12月均表現為下降趨勢。20世紀60—90年代6—10月平均日最大降雨量分別為135.7、149.6和135.7 mm，2006—2019年6—10月平均日最大降雨量分別為162.9、163.2和159.7 mm。由此可見在北川河流域，2006—2019年6—10月平均日最大降雨量較20世紀60—90年代有明顯增加，增幅分別為20.0%、9.1%和17.7%。

2.3 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分析

圖3為開府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分布情況。由圖3可知，無論是20世紀60—90年代，還是2006—2019年，開府、圪洞和峪口3個雨量站的1—12月月降雨集中度均表現為先下降后上升的趨勢，主要原因是在1—3月和11—12月，降雨量和降雨次數均較少，導致月最大降雨量占全月降雨量的比例較高（60%以上），且不同站點間的月降雨集中度差異較大，一定程度上說明在這些區域降雨量差異性也很大。4—5月和10月的月降雨集中度在0.4～0.5之間，7—9月的月降雨集中度在0.3～0.4之間。20世紀60—90年代開府、圪洞和峪口3個站點的降雨集中度與2006—2019年同時期的差別不大，具體表現為20世紀60—90年代的降雨集中度平均值略大于2006—2019年3個站點的降雨集中度平均值。

3 結論

通過對北川河1964—1990年和2006—2019年開府、圪洞和峪口3個雨量站的降雨情況進行分析，得到初步結論如下：

1）21世紀后3個站點的年降雨量均有增加趨勢，各站點年降雨量變化的差異程度為峪口站<圪洞站<開府站。2006—2019年6—10月的降雨較20世紀60—90年代有明顯增加，增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%，而3個站點6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降，分別下降了0.9、0.3和0.7個百分點。

2）在北川河流域，2006—2019年6—10月的平均日最大降雨量較20世紀60—90年代有明顯增加，分別增加了20.0%、9.1%和17.7%。20世紀60—90年代3個站點平均月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<峪口站<開府站，而2006—2019年各站點平均月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<開府站<峪口站。

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收稿日期： 2022-09-16

基金項目： 國家自然科學基金項目（U2243210）

第一作者： 丁新輝（1989—），男，河南商丘人，講師，博士，主要從事經濟林土壤侵蝕研究。

通信作者： 劉孝盈（1964—），男，山東濰坊人，教授級高級工程師，碩士生導師，博士，主要從事水土保持與流域管理等研究。

E-mail： dingxh0615@163.com

（責任編輯 楊傲秋）