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        德州市中長(zhǎng)期降雨量變化特征初探

        2015-12-15 01:11:22張洪亮
        海河水利 2015年1期
        關(guān)鍵詞:德州市庫(kù)區(qū)降雨量

        張洪亮,王 恒,李 楠

        (1.德州市水資源管理辦公室,山東德州253014;2.德州市水利局河道工程管理處,山東德州253014)

        德州市中長(zhǎng)期降雨量變化特征初探

        張洪亮1,王 恒2,李 楠1

        (1.德州市水資源管理辦公室,山東德州253014;2.德州市水利局河道工程管理處,山東德州253014)

        利用德州市水文局1950—2010年50年降水量資料,采用回歸分析、趨勢(shì)線分析、5點(diǎn)滑動(dòng)平均等方法對(duì)德州市近50年來降雨量的變化特征進(jìn)行科學(xué)分析,得到了年降雨量、季節(jié)降雨量以及年代降雨量的變化特征,同時(shí)還得到了相應(yīng)擬合方程并確定了其變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明:德州市近50年來降水量變化存在下降趨勢(shì),春季降雨量表現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì),夏季、秋季和冬季降雨量則表現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì),季節(jié)降雨量最大值出現(xiàn)在夏季,最小值出現(xiàn)在冬季,20世紀(jì)60年代是近50年中降雨量最多的10年、80年代是降雨量最少的10年、其余各年代降雨量變化穩(wěn)定(均在均值附近上下擺動(dòng))。

        德州市;降雨量;變化特征

        德州市位于山東省西北部、黃河下游北岸,處于東經(jīng)115°45′~117°36′、北緯36°24′~38°0′。德州市屬于溫帶季風(fēng)氣候,主要特點(diǎn)表現(xiàn)為:四季分明、冷熱干濕界限明顯,春季干旱多風(fēng)回暖快,夏季炎熱多雨,秋季涼爽多晴天,冬季寒冷少雪多干燥。年均降雨量560.1 mm,頻率20%、50%、75%、95%分別為693.8、547.4、446.0、323.9 mm。

        近50年來,德州市年降水量顯著減少,并存在年際、年內(nèi)和區(qū)域降水分布不均等問題,加大了洪澇和干旱的經(jīng)濟(jì)損失。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)多年降雨量變化特征分析較多,但對(duì)于德州市定位深入分析研究甚少。筆者根據(jù)德州市氣象部門提供的近50年來各月降水資料系列,對(duì)德州市降水量的變化特征和變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。

        1 研究方法

        為了科學(xué)分析全年的降水變化特征,根據(jù)氣象學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)將全年劃分為4個(gè)季節(jié),分別是春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12月—次年2月)。研究過程主要采用回歸分析、趨勢(shì)線分析、5點(diǎn)滑動(dòng)平均等方法。

        2 降雨量變化特征分析

        2.1 年降雨量變化特征

        由圖1可以看出,德州市近50年的最大降雨量出現(xiàn)在1964年,為1 049.8 mm;最小降雨量出現(xiàn)在1968年,為302.4 mm;近50年平均年降雨量為560.1 mm。從年降水量來看,德州市的降水表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,除1964年發(fā)生特大降雨外,其余各年份降雨量均在平均降雨量附近上下擺動(dòng)。用5點(diǎn)滑動(dòng)平均法對(duì)年降雨量擬合,得到一元線性遞減方程:

        由式(1)可知,一元線性方程系數(shù)K=-2.287 2<0,表明近50年來德州市年降雨量呈逐年下降的趨勢(shì)。

        圖1 德州市近50年降雨量變化

        2.2 季節(jié)降雨量變化特征

        德州市春季平均降水量為75.2 mm,占全年降水量的13.4%;夏季平均降水量為378.9 mm,占全年降水量的67.6%;秋季平均降水量為90.7 mm,占全年降水量的16.2%;冬季平均降水量為15.4 mm,占全年降水量的2.7%。

        采用5點(diǎn)滑動(dòng)平均法對(duì)各季節(jié)降雨量進(jìn)行分析,分別得到擬合方程。

        從圖2—5,可以得出以下結(jié)論:①春季降雨量表現(xiàn)出平穩(wěn)增加的趨勢(shì),除1963年春季降雨量最大外,其余各年份均平穩(wěn)變化;②夏季降雨量表現(xiàn)出下降的趨勢(shì),這與年降雨總量的變化趨勢(shì)保持一致,說明德州市的夏季降雨量對(duì)全年降雨量貢獻(xiàn)最大,其相關(guān)性最密切;③秋季降雨量表現(xiàn)出下降趨勢(shì),與夏季降雨量相比較,其下降速率較為緩慢,對(duì)年降雨量影響不大;④冬季降雨量表現(xiàn)出下降趨勢(shì),這也與當(dāng)?shù)貧夂蛎芮邢嚓P(guān),冬季隨著氣溫的降低降雨量會(huì)逐漸下降,但在全球氣候的影響下,冬季降雨量和降水量也在不斷下降,這也是與實(shí)際情況相吻合的。

        圖2 德州市近50年春季降雨量變化

        2.3 不同年代降雨量變化特征

        德州市20世紀(jì)50年代年平均降水量為586.41mm;60年代年平均降水量為620.54 mm;70年代年平均降水量為596.49 mm;80年代年平均降水量為459.74 mm;90年代年平均降水量為559.51 mm;21世紀(jì)初期平均降水量為540.20 mm。

        圖3 德州市近50年夏季降雨量變化

        圖4 德州市近50年秋季降雨量變化

        圖5 德州市近50年冬季降雨量變化

        由圖6可知,20世紀(jì)60年代是近50年中降雨量最多的10年,貢獻(xiàn)量最大的是1964年,這也是近50年中最大降雨量的年份;80年代是降雨量最少的10年,其平均降雨量低于平均降雨量560.1 mm;其余各年代降雨量變化穩(wěn)定,均在均值附近上下擺動(dòng)。根據(jù)擬合年代平均降雨量數(shù)據(jù),得到遞減線性方程:

        由式(6)可知,一元線性方程系數(shù)K=-15.74<0,表明各年代降雨量表現(xiàn)出一定的遞減趨勢(shì),這與近50年來平均降雨量的變化趨勢(shì)也是一致的。

        圖6 德州市近50年不同年代平均降雨量變化

        3 結(jié)論

        (1)德州市近50年來降水量變化存在下降趨勢(shì),最大值和最小值全部出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代,分別是1964年的1 049.8 mm、1968年的302.4 mm,20世紀(jì)70年代—21世紀(jì)初期均沒有出現(xiàn)較大、特大降雨量,近50年降雨量變化較為穩(wěn)定。

        (2)季節(jié)降雨量最大值出現(xiàn)在夏季,最小值出現(xiàn)在冬季,特別是夏季降雨量對(duì)全年降雨量貢獻(xiàn)量最大。近50年來春季降雨量表現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì),夏季、秋季和冬季降雨量則表現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì),夏季降雨量的減少是導(dǎo)致近些年年降雨總量減少的主要原因。

        (3)不同年代降雨量變化趨勢(shì)同整個(gè)序列變化趨勢(shì)一樣,表現(xiàn)出逐漸減少的趨勢(shì)。20世紀(jì)60年代是近50年中降雨量最多的10年,貢獻(xiàn)量最大的是1964年,這也是近50年中最大降雨量的年份;80年代是降雨量最少的10年,其平均降雨量低于平均降雨量560.1 mm;其余各年代降雨量變化穩(wěn)定,均在均值附近上下擺動(dòng)。

        圖4 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

        3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

        對(duì)2012年全年的水庫(kù)水動(dòng)力特性進(jìn)行了模擬,夏季水庫(kù)流速分布如圖5所示,冬季水庫(kù)流速分布如圖6所示。通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),夏季由于來水量較多,水庫(kù)內(nèi)流速較大,最大流速為0.34 m/s,位于水庫(kù)入口河道內(nèi)。水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后,水面開闊,過水?dāng)嗝婷娣e增加,流速減小,庫(kù)區(qū)中部流速約為1.3 cm/s。夏季庫(kù)區(qū)內(nèi)水流流態(tài)較好,無環(huán)流出現(xiàn),水流較平順,這對(duì)增加水體交換能力提供了有利的水力條件。

        冬季由于來水量較少,庫(kù)區(qū)內(nèi)整體流速較小,入口河道內(nèi)水流流速為1.7 cm/s,庫(kù)區(qū)內(nèi)流速約為0.8 cm/s。冬季庫(kù)區(qū)內(nèi)水流流態(tài)較好,無環(huán)流出現(xiàn),水流較平順。但由于流速較小,對(duì)水體交換不利。

        圖5 夏季流速分布

        圖6 冬季流速分布

        4 結(jié)論

        筆者依據(jù)崗南水庫(kù)地形資料,建立了崗南水庫(kù)三維水動(dòng)力數(shù)值模型,利用水庫(kù)水位實(shí)測(cè)資料對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行了驗(yàn)證。利用驗(yàn)證后的模型對(duì)全年的水動(dòng)力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn),夏季水庫(kù)內(nèi)水體流速較大,水流流態(tài)較好,有助于增加水體交換能力;冬季水庫(kù)內(nèi)流態(tài)較好,但流速較小,對(duì)水體交換能力不利。

        TV125

        B

        1004-7328(2015)01-0055-03

        10.3969/j.issn.1004-7328.2015.01.020

        2014-10-11

        張洪亮(1983-),男,助理工程師,主要從事水資源技術(shù)規(guī)劃研究工作。

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