趙云峰

(河北省唐秦水文水資源勘測(cè)局,河北唐山 063000)

0 綜述

秦皇 島市位于東經(jīng) 118°33′至 119°51′;北緯 39°22′至40°37′。北靠燕山,東、南臨沿海,西與唐山市相望。東西寬74 km,南北長(zhǎng) 132 km,總面積7750 km2。秦皇島市地貌的地質(zhì)構(gòu)成是中生代燕山運(yùn)動(dòng)形成,地貌復(fù)雜,大致可分為山區(qū)、丘陵區(qū)、和平原區(qū)三個(gè)地貌單元。秦皇島市屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,四季分明?；咎攸c(diǎn)是:春季干旱多風(fēng),夏季炎熱多雨,秋季晝暖夜涼,冬季寒冷干燥[1]。

根據(jù) 1956～2009年 52個(gè)站降水量同步系列統(tǒng)計(jì)結(jié)果,秦皇島市多年平均降水量651.6mm,降水總量 50.50億 m3。降水量區(qū)域變化趨勢(shì)比較明顯,總的變化趨勢(shì)為自北部山區(qū)向南部沿海平原呈逐漸減少趨勢(shì),北部山區(qū)降水量介于650.0～760.0 mm之間,其中東洋河流域上游和石河流域上游燕山迎風(fēng)坡降水量大于 700.0 mm,最大點(diǎn)降水量為青龍縣劉家房站 753.1mm。南部沿海的平原降水量小于550.0mm。

1 降水量的年內(nèi)、年際變化

秦皇島市年降水量的 80%左右集中在汛期(6～9月),而汛期降水量集中在 7～8月。非汛期降水量以 4月、5月、10月所占比重較大。枯水年份,汛期降水量所占比重約減少3%～8%,5月和 10月降水量占比重增加 2%～5%。

降水量受氣候和地形等因素的共同影響,年際變化較大。年際降水量變差系數(shù)在 0.2～0.4之間,年最大降水量為 1324.2 mm(1977年),最小降雨量為 262.1 mm(1982年),極值比為 5.05。降水量的年際變化幅度以北部山區(qū)和南部沿海平原最大,極值比在 4.0以上,最大極值比為 4.43,變差系數(shù)在 0.3～0.4之間;中部丘陵地區(qū),極值比在 2.0～3.0之間,變差系數(shù)在 0.2～0.3之間。

從降水量的年代變化來(lái)看,在 1956～2009年的 54年系列中,五十年代(1956～1959年)處于平水期,平均降水量比52年系列均值少 0.4%;六十年代(1960～1969年)和七十年代(1970～1979年)處于豐水期,平均降水量比 52年系列均值多 6.8%和 12.0%;八十年代(1980～1989年)、九十年代(1990～1999年)和 2000～2009年處于枯水期,平均降水量比 54年系列均值少 5.6%、0.9%和 15.6%;自八十年代以來(lái),降水量基本呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)。

2 降水變化傾向分析

以年代 t為自變量,年降水量 y為因變量監(jiān)理一元回歸方程 Y=a+bt的降水傾向率方程為 b=dy/d t。

當(dāng) b為正值時(shí)表示降水有增多趨勢(shì),值越大的趨勢(shì)越明顯;當(dāng) b為負(fù)值時(shí),表示降水有減少趨勢(shì),絕對(duì)值越大,降水減少趨勢(shì)越明顯。

通過(guò)對(duì) 52個(gè)站 1956～2009年降水系列資料降水傾向率分析,除局部地區(qū)降水略微呈上升趨勢(shì)外,絕大部分地區(qū)降水傾向率 b為負(fù)值,年降水量總體上呈減少趨勢(shì)。

3 降水量變化的周期性

根據(jù)秦皇島市各水資源分區(qū)代表站 1931～2009年降水量差積曲線分析(圖 1),降水量明顯呈現(xiàn)豐枯交替的周期性變化且降水豐枯變化的周期不盡一致。河北沿海流域(秦皇島站)2009～1988年為下降段屬枯水期,1987～1957年為平水期,1956～1921年為上升段屬豐水期;灤河流域(盧龍站)2009～1989年為下降段屬枯水期,1988～1956年為上升段屬豐水期?？梢姼髡?1956～2009年降水系列一般包括一個(gè)或兩個(gè)豐枯周期?？梢娗鼗蕧u市降水量變化存在 60年左右的中周期。

圖1 代表站 1930～2009年降水量差積曲線圖

采用模糊假設(shè)檢驗(yàn)法,對(duì)代表站各組數(shù)據(jù)存在 T周期的程度進(jìn)行檢驗(yàn)[2,3],給定顯著性水平區(qū)間(0.025,0.1),通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)秦皇島市降水存在 2年、8～9年、10～11年的小周期變化,恰好與反映太陽(yáng)活動(dòng)中心強(qiáng)弱的太陽(yáng)黑子數(shù)的周期相當(dāng),可以說(shuō)年降水量變化與太陽(yáng)黑子誰(shuí)周期變化有一定關(guān)系。

4 降水變化的階段性

從降水量多年變化過(guò)程來(lái)看,以偏多、偏少階段交替出現(xiàn)為基本特征。自 1956年至今,進(jìn)入一個(gè)以偏旱為主的階段。從降水量距平百分率累計(jì)曲線(圖 2)見可以看出,降水量變化有兩個(gè)特點(diǎn):一是總的變化趨勢(shì)基本一致,降水量呈正相關(guān);二是具有明顯的階段性,但降水量變化的階段性在空間上不同步,主要表現(xiàn)在降水偏多、偏少階段的起止時(shí)間、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度、降水變幅等不同。

圖2 代表站念經(jīng)水量距平百分率圖

豐枯指標(biāo)以時(shí)段均值與系列均值之比表示,0.95以下為枯水階段,0.95～1.05為平水階段,1.06以上為豐水階段,水資源分區(qū)代表站年降水階段性分析成果見表 1。

表1 代表站降水階段性分析成果表

根據(jù)階段性分析成果,秦皇島市 1931～1934年灤河流域?qū)儇S水段,河北沿海流域?qū)倨剿?大部分地區(qū)在 1934年降水量比較豐沛;1935～1936年屬枯水階段,以少雨為主;1937～1938年屬豐水階段,以多雨為主;1939～1948年屬枯水階段,流域降水變化較大,河北沿海流域 1939～1941年為下降段,1942～1948年為上升段,出現(xiàn)了與灤河流域截然不同的降水趨勢(shì);1949～1979年屬豐水階段,降水呈波浪式上升,且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng),期間少雨的年份比較少,接近常年降水的年份偏多,大部分區(qū)域在 1969年或 1977年出現(xiàn)了降水量極大值;1980～1983年屬枯水階段,氣候持續(xù)干旱,降水量偏少,多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)了降水極小值;1984～1988年屬豐水階段,降水量較常年偏多 10%～20%,局部地區(qū)屬平水階段;1989年以后屬枯水階段,降水量呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì),并出現(xiàn)了1992、1999和 2002年特殊干旱年,部分地區(qū)出現(xiàn)了降水極小值。

5 降水變化的不穩(wěn)定性

秦皇島市屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,夏季受東北低壓、東蒙低渦、冷鋒、西來(lái)槽、橫切變、黃河氣旋及臺(tái)風(fēng)等影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),西來(lái)槽和冷鋒等天氣系統(tǒng)影響,夏季降水較多,其不穩(wěn)定性也最大,從而導(dǎo)致年降水量變化的不穩(wěn)定性,降水量年際變化大,年降水量極值比最大達(dá)到 5.0以上,豐枯交替變化無(wú)常,洪澇和干旱時(shí)有發(fā)生,有時(shí)出現(xiàn)大洪、大澇或連續(xù)干旱的情況。

6 結(jié)論

秦皇島市降水量區(qū)域變化趨勢(shì)比較明顯,自北部山區(qū)向南部沿海呈現(xiàn)逐漸遞減趨勢(shì)。降水量年內(nèi)分配不均,80%左右降水集中在汛期。自 1956年以來(lái),秦皇島市降水量有明顯減少趨勢(shì)。南部沿海降水減少幅度大于北部山區(qū)。

秦皇島市降水以偏多、偏少階段交替出現(xiàn)為基本特征,變化周期在 60年左右,但各水資源分區(qū)降水變化階段的起止時(shí)間、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度、降水變幅等不同。

[1]秦皇島市水務(wù)局,秦皇島市水文手冊(cè)[M],地礦部河北地勘局測(cè)繪院,1999。

[2]陳守煜,模糊水文學(xué)與水資源系統(tǒng)模糊優(yōu)化原理[M],大連理工大學(xué)出版社,1990。

[3]水利部天津勘測(cè)設(shè)計(jì)院,海灤河流域降水量分析報(bào)告[M],1992。