樸哲洙（吉林省水文水資源局延邊分局，吉林延吉 133001）

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珠爾多河年降水特性及趨勢(shì)分析

樸哲洙
（吉林省水文水資源局延邊分局，吉林延吉 133001）

［摘要］根據(jù)珠爾多河流域有代表性的4個(gè)雨量站1956—2010年的實(shí)測(cè)降水資料，分析降水的時(shí)空分布特征；利用差積曲線法及Mann-Kendall趨勢(shì)分析法，對(duì)該流域55年的降水趨勢(shì)進(jìn)行分析。結(jié)論表明，珠爾多河降水量時(shí)空分布不均，降水總體呈下降趨勢(shì)，但趨勢(shì)不明顯。

［關(guān)鍵詞］珠爾多河；年降水量；降水特性；趨勢(shì)分析

近年來(lái)，由于受流域的氣候、下墊面等自然因素以及人類(lèi)活動(dòng)因素的影響，河川降水、徑流的變化規(guī)律復(fù)雜多變，既具有確定性、周期性和地區(qū)相似性，又具有隨機(jī)性、不重復(fù)性和地區(qū)特殊性，表現(xiàn)出多時(shí)間尺度性、非線性、隨機(jī)性和突變性等復(fù)雜特性，其根本原因是，降水、徑流變化的影響因素眾多，且具有不確定性，并且各因素之間的作用機(jī)理復(fù)雜，組成相互作用的開(kāi)放系統(tǒng)。依據(jù)對(duì)水文要素的觀測(cè)和分析，用數(shù)學(xué)和物理方法定性定量地描述各水文要素之間的關(guān)系，是認(rèn)識(shí)和探索水文現(xiàn)象基本規(guī)律的一種可取的途徑。因此，探討珠爾多河流域降水徑流的變化特征，以揭示其變化趨勢(shì)，有助于珠爾多河流域水資源的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于流域水資源供需矛盾的緩解、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、水保工程建設(shè)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著重要而深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

1　概況

珠爾多河為牡丹江的一級(jí)支流，發(fā)源于敦化市張廣才嶺山脈老爺嶺西南，自西北流向東南，流經(jīng)敦化市額穆鎮(zhèn)和蛟河市黃松甸鎮(zhèn)，于黑石鎮(zhèn)丹南屯西北匯入牡丹江。集水面積1 750 km2，河道長(zhǎng)度80.1 km，河道平均坡降0.3%。珠爾多河上游兩岸山高林密，河道主槽窄淺，水流較急，汛期洪水暴漲暴落，漫灘出槽，中下游多為農(nóng)田。河床由泥沙、亂石組成，河道兩岸植被較好。主要支流有東北岔河、額穆索河、威虎河等。流域內(nèi)灌區(qū)有威虎河灌區(qū)、額穆灌區(qū)等，設(shè)計(jì)灌溉面積1 293 hm2。東北岔河上建有敦化抽水蓄能電站。

珠爾多河的徑流組成主要由降水形成，流域多年平均降水量為720.5 mm，6—9月降水量占年降水量的60%~75%。多年平均氣溫為3.3℃，極端最高氣溫36.4℃，極端最低氣溫-38.3℃。

選用珠爾多河流域的額穆、西北岔、西勝屯、大西溝4個(gè)雨量站1956—2010年降水系列作為分析研究的基礎(chǔ)資料。

2　方法簡(jiǎn)介

本文將用差積曲線法、Mann-Kendall軼次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)珠爾多河流域年降水序列進(jìn)行進(jìn)行降水量特征及趨勢(shì)分析。

2.1差積曲線法

差積曲線亦稱(chēng)為累積距平曲線，多用于降水量、徑流量和輸沙量豐枯的多年變化趨勢(shì)分析，運(yùn)用降水量模比系數(shù)差積曲線反映水文要素在年際間的豐枯變化情況。其表達(dá)式為：

式中：Pi為第i年的水文變量；P為多年平均水文變量；P是前t項(xiàng)之和。

2.2 Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)法

Mann-Kendall(M-K)非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法是分析序列變化趨勢(shì)的有效工具，被廣泛應(yīng)用于氣象和水文序列的分析，該方法不需要樣本遵從一定的分布，也不受少數(shù)異常值的干擾。在M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)中，原假設(shè)H0為序列未發(fā)生趨勢(shì)變化。對(duì)樣本容量為n的時(shí)間序列x1，x2，…，xn，構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量。

其中，sign（）為符號(hào)函數(shù)。當(dāng)xi-xj大于、等于或小于零時(shí)，sign（xi-xj）分別為1，0或-1；當(dāng)n≥10時(shí)，S近似服從正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)化后的量為：

取顯著性水平a=0.05，查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表可得臨界值Za/2=1.96。若|Z|>Za/2，即在顯著性水平a下序列存在向上或向下的趨勢(shì)，否則接受序列無(wú)趨勢(shì)的原假設(shè)。

3　降水特性分析

3.1降水量時(shí)空分布

1）降水的區(qū)域分布。珠爾多河流域年降水量由西北向東南方向遞減，山區(qū)的迎風(fēng)坡大于背風(fēng)坡。受地形影響，山間盆地是年降水量的低值區(qū)。多年平均年降水量變化范圍在850~650 mm，高值區(qū)在張廣才嶺一帶，多年平均降水量在850 mm以上。如大西溝站多年平均降水量達(dá)1 074.9 mm，但這一帶等值線變化的梯度較大。低值區(qū)在流域下游額穆站，年降水量在650 mm左右。

2）降水的年內(nèi)分配。珠爾多河流域降水量受季節(jié)性影響，冬季干旱少雨，夏季雨量豐沛，降水量年內(nèi)分配呈單峰形態(tài)。1~3月和11—12月，是降水量最少時(shí)期，5個(gè)月降水量?jī)H占年降水量的2.5%~12%。春秋兩季，降水量占年降水量的10%~ 15%。夏季連續(xù)最大4個(gè)月降水量大部分出現(xiàn)在6—9月，約占全年60%~75%；7、8月份由于受臺(tái)風(fēng)的影響，降水量量大，且集中度高，是洪水多發(fā)期，降水量約占全年50%左右。

3）年際的變化。由年際變化統(tǒng)計(jì)表1可見(jiàn)，各站最大年降水量與最小年降水量的比值在1.84~ 2.70之間。這說(shuō)明降水量年際變化不大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)降水量最大年份出現(xiàn)時(shí)間的同步性較好，出現(xiàn)在1956年的占75%；降水量最小年份出現(xiàn)時(shí)間的同步性也較好，出現(xiàn)在1978年的占50%。這說(shuō)本流域各站降水量年際變化不大，同步性較好。

表1　珠爾多河雨量代表站年降水量年際變化統(tǒng)計(jì)表

3.2年降水趨勢(shì)分析

1）差積曲線法

從圖2差積曲線可以看出，除額穆站1956—1966年時(shí)段曲線上升外，其他3站地處流域中上游1956—1966年曲線波浪起伏，為一段平水年；1967—1979年曲線下降，為一段枯水年；1980—1992年曲線波動(dòng)上升，為一段豐水年；1993—2001年曲線下降，又為一段枯水年；2002—2010年曲線波浪起伏，為一段平水年，整個(gè)系列存在豐、平、枯變化，存在周期性，年降水量總的趨勢(shì)略有下降。見(jiàn)圖1。

圖1　珠爾多河4站年降水量差積曲線圖

2）M-K秩次相關(guān)檢驗(yàn)

為進(jìn)一步判別序列的趨勢(shì)性是否顯著，采用M-K法對(duì)4個(gè)雨量站年降水量進(jìn)行趨勢(shì)變化的顯著性水分析，成果見(jiàn)表2。通過(guò)M-K秩次相關(guān)檢驗(yàn)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)量S值在-243~89.0之間，Z值在-1.75~0.639，其絕對(duì)值沒(méi)有超出給定的顯著性水平的雙邊正態(tài)分布數(shù)值1.96，這說(shuō)明珠爾多河流域年降水量的下降趨勢(shì)未達(dá)到一定的顯著性水平，雖然呈下降趨勢(shì)，但變化不顯著。

表2　各雨量站年降水量M-K趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果表

4　結(jié)論

采用差積曲線法、Mann-Kendall軼次相關(guān)檢驗(yàn)法對(duì)珠爾多河流域4個(gè)雨量站1956—2010年年降水量特性及變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。結(jié)論如下：

1）珠爾多河流域年降水量由西北向東南方向遞減，山區(qū)的迎風(fēng)坡大于背風(fēng)坡。多年平均年降水量在850~600 mm，高值區(qū)在張廣才嶺一帶，大西溝站多年平均降水量達(dá)1 074.9 mm，但這一帶等值線變化的梯度較大。

2）珠爾多河流域降水量年內(nèi)分配不均，1~3月、11~12月降水量最少，僅占年降水量的2.5%~ 12%。春秋兩季降水量占年降水量的10%~15%。6~ 9月降水量最大，約占全年60%~75%；7、8月是暴雨洪水多發(fā)期，降水量約占全年50%左右。

3）珠爾多河流域年降水量年際的變化不大，年際的變化同步性較好。

4）珠爾多河流域內(nèi)1956—2010年4站年降水量存在豐、平、枯變化，存在周期性，年降水量總的呈下降趨勢(shì)，但變化不顯著。

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［中圖分類(lèi)號(hào)］TV125

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1002－0624（2016）03－0030－03

[收稿日期]2015-11-16