甘 容, 李丹丹, 楊 峰, 左其亭

(1.鄭州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院, 鄭州 450001;2.河南省地下水污染防治與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 鄭州 450001; 3.河南省出山店水庫建設(shè)管理局, 河南 信陽 464043)

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)第4，5，6次評估報(bào)告均指出全球氣候變化環(huán)境下，陸面降水模式發(fā)生重大改變，給生態(tài)環(huán)境、人類生活、社會(huì)發(fā)展帶來巨大的挑戰(zhàn)[1-3]。降水量比氣溫具有更大的空間異質(zhì)性，不僅對地表河流的徑流量有直接影響，對農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全也至關(guān)重要[4]。河南省是我國糧食主產(chǎn)地，而淮河發(fā)源于河南省桐柏山區(qū)，是河南省內(nèi)流域面積占比最多的河流，因此近年來專家和學(xué)者針對河南省以及淮河流域的降水變化特征進(jìn)行了廣泛研究。楊軍勇等[5]對河南省暖季(5—9月)小時(shí)極端降水時(shí)空分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析了極端降水強(qiáng)度、頻次、貢獻(xiàn)率、日變化特征以及不同下墊面極端降水特征的差異；王新偉等[6]研究了河南省近40 a的夏季降雨，結(jié)果表明河南省夏季降水隨時(shí)間呈上升趨勢；趙國永等[7]基于1961—2013年河南省的日降水?dāng)?shù)據(jù)，分析了極端降水事件的時(shí)空變化特征；張志高等[8]研究了近59 a河南省汛期降水時(shí)空變化特征；趙路偉等[9]則分析了河南省近54 a來降水量的變化趨勢，研究結(jié)果表明降水量在研究期內(nèi)呈現(xiàn)波動(dòng)中減少的趨勢，其中河南省中東部降水呈現(xiàn)增加趨勢，西北和豫南地區(qū)降水明顯減少；王景才等[10]分析了1960—2014年淮河上中游流域年降水和主汛期降水的時(shí)空分布特征；劉永婷等[11]研究得出淮河流域上游河段降水量呈減少趨勢，遞減率為26.3 mm/10 a，年降水量的年際變化周期在2 a左右；王懷軍等[12]基于淮河流域1960—2014年水文序列的日數(shù)據(jù)，重點(diǎn)探索了極端氣溫、降水指數(shù)的時(shí)空變化規(guī)律。

河南省內(nèi)淮河流域面積8.61萬km2，占全省總面積的52.9%，淮河雖然給沿淮地區(qū)帶來了豐富的水電能源，近年來治淮工作已取得顯著效果，但沿淮地區(qū)生活的人民群眾仍受到水旱災(zāi)害的嚴(yán)重威脅。出山店水庫對于控制上游山區(qū)洪水、提高沿淮地區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，具有極其重要的作用。目前針對出山店水庫上游流域的研究相對匱乏，因此本文運(yùn)用多種方法研究出山店水庫上游流域降水量的時(shí)空變化特征，研究結(jié)果有利于相關(guān)部門科學(xué)地制定開發(fā)水資源、統(tǒng)籌蓄水灌溉的相關(guān)政策，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合效益目標(biāo)最大化。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

出山店水庫壩址位于淮河干流的信陽市浉河區(qū)游河鄉(xiāng)出山店村，地理坐標(biāo)為32°14′39″N，113°57′36″E。壩址以上至淮河發(fā)源地河道長100 km，水庫控制流域面積2 900 km2，總庫容12.51億m3。流域形狀略呈東西向的橢圓形，東西長約70 km，平均寬度22.3 km，形狀系數(shù)為0.592，海拔高程為80～1 000 m(圖1)。出山店水庫是國家大力扶持建設(shè)的大(Ⅰ)型水庫，主要任務(wù)是防洪，兼顧灌溉、供水、發(fā)電、旅游等多種功能。水庫上游大部分地區(qū)松林茂盛，植被良好，有少數(shù)丘崗地區(qū)草林稀疏。土地利用率約為22%，共有耕地約640 m2，多種植水稻和小麥，其中水稻田約占70%。植樹育林及原有林區(qū)約占流域面積50%。土壤覆蓋，丘崗坡地上多為紅褐色粉質(zhì)黏土，沿干支流兩岸臺(tái)地多為重壤土和沙壤土。

圖1 出山店水庫流域高程及站點(diǎn)位置

1.2 研究方法

選取出山店水庫上游13個(gè)雨量站1952—2017年的逐日降水資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析其降水量的時(shí)空分布與變化特征，站點(diǎn)位置見圖1。

1.2.1 氣候傾向率法 一般用線性方程來表征氣象要素的趨勢變化，即y(t)=a+b·t(t=1,2,…,n)，在線性回歸分析中，時(shí)間序列趨勢的變化常用傾向率(10b)表示[13-14]。傾向率為正表示水文序列隨時(shí)間變化呈現(xiàn)上升趨勢，反之表示下降。

氣候傾向率法考察降水序列的變化趨勢時(shí)，趨勢的顯著性可通過F檢驗(yàn)判斷[15]。給定顯著性水平α，F(xiàn)檢驗(yàn)的p值<α，則表示通過了相應(yīng)信度水平的顯著性檢驗(yàn)。

1.2.2 M-K檢驗(yàn)法 Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法的樣本數(shù)據(jù)不需要遵從一定的分布，適用于非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，能夠剔除少數(shù)異常值[16]。因此，Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法是氣象學(xué)、水文學(xué)、氣候?qū)W中比較常用的時(shí)間序列趨勢檢驗(yàn)方法[17-19]。Mann-Kendall檢驗(yàn)的公式為：

(1)

(2)

(3)

式中:Q為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;Z為標(biāo)準(zhǔn)化后的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量;xi，xj為降水量時(shí)間序列數(shù)據(jù)(mm);n為樣本數(shù),當(dāng)n>8時(shí),Q近似為正態(tài)分布,其均值和方差計(jì)算公式為:

E(Q)=0

(4)

(5)

標(biāo)準(zhǔn)化后Z為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，趨勢檢驗(yàn)中，給定α置信水平，如果|Z|≥Z1-α/2則拒絕原假設(shè)，即給定的置信水平α=0.05，|Z|≥1.96時(shí)，表示通過了信度95%的顯著性檢驗(yàn)，Z>0時(shí)是顯著上升趨勢，反之是顯著下降趨勢。

1.2.3 累積距平法 累積距平法可以更加直觀準(zhǔn)確地判斷降水序列的年際變化，在水文氣候分析中應(yīng)用廣泛[20]，是一種常用的、由曲線直觀判斷變化缺失的方法。對于降水序列x，某時(shí)刻t的累積距平表示為：

(6)

1.2.4 極值比和變異系數(shù) 極值比和變異系數(shù)用來表征年降水量的年際變化。年際極值比是指降水量變化的絕對值比例[21]，即年降水極大值/年降水極小值。變異系數(shù)為樣本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均值之比，即Cv=(SD/Mean)×100%，式中：SD為標(biāo)準(zhǔn)偏差；Mean為平均值。

1.2.5 Morlet小波分析法 與Fourier變換相比，小波變換是時(shí)間(空間)頻率的局部化分析，利用伸縮平移運(yùn)算實(shí)現(xiàn)信號(函數(shù))的多尺度細(xì)化，根據(jù)時(shí)頻信號分析的要求，小波分析可以自動(dòng)調(diào)整，聚焦到信號的任意細(xì)節(jié)。多用于研究復(fù)雜的水文時(shí)間序列，該方法的優(yōu)勢在于借助時(shí)頻局部化功能剖析出時(shí)間序列內(nèi)部各種周期的強(qiáng)弱和分布情況[22-24]。

1.2.6 反距離權(quán)重(IDW)插值法 反距離權(quán)重(IDW)插值使用采樣點(diǎn)的線性權(quán)重組合來確定像元值[25]。權(quán)重是基于距離的函數(shù)，一般公式為：

(7)

(8)

(9)

2 結(jié)果與分析

2.1 降水時(shí)間變化分析

2.1.1 年際變化特征 結(jié)合多種方法分析了流域內(nèi)13個(gè)雨量站的年降水量變化趨勢，結(jié)果見表1。有3個(gè)站點(diǎn)(回龍寺、尖山、老鴉河)表現(xiàn)為不顯著增加趨勢，其余站點(diǎn)均呈下降趨勢，其中順河店、大坡嶺、余家灣的下降趨勢顯著(通過了90%的顯著水平)。呈上升趨勢的站點(diǎn)降水量的氣候傾向率變化范圍為0.18(回龍寺)～28.69(老鴉河) mm/10 a，呈下降趨勢的站點(diǎn)的氣候傾向率變化范圍為-3.18(固縣)～-42.85(余家灣) mm/10 a。年均降水量最高達(dá)到1 228.69 mm，最低為842.59 mm，各站點(diǎn)極值比在2.58～3.92波動(dòng)，變異系數(shù)變化范圍為21.9%～26.7%，說明在研究期內(nèi)研究區(qū)域的降水量年際變化劇烈。從13個(gè)站點(diǎn)的降水量極值分布可以看出，降水量極小值集中在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，有7個(gè)站點(diǎn)的降水量極小值都出現(xiàn)在2001年，對應(yīng)著枯水年；降水量極大值的分布相對分散，在1956年、2000年分別有3個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)降水量極大值，而豐水年對應(yīng)著1956年。

2.1.2 年內(nèi)分布 由各季節(jié)降水量占全年降水量百分比統(tǒng)計(jì)得出，降水量年內(nèi)分布不均，夏季(6—8月)降水量占全年降水量的48.54%；春、秋季占比分別為22.73%，21.24%；冬季降水量僅占全年降水量的7.85%。圖2為出山店水庫上游近65 a降水量的年內(nèi)分布圖，流域多年平均降水量為1 028.3 mm。研究發(fā)現(xiàn)年內(nèi)降水主要集中在5—9月，各站點(diǎn)降水量最多的月份均出現(xiàn)在7月，汛期(6—9月)均值為614.4 mm，占年降水量的比重約為59.8%。流域降水分布不均勻主要是因?yàn)檠芯繀^(qū)域地處亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，季風(fēng)氣候明顯。

表1 各站點(diǎn)氣候傾向率及降水量變化

對13個(gè)站點(diǎn)的季節(jié)降水量分析得出，夏季、秋季、冬季的極小值都對應(yīng)著1999年，分別有6，9，6個(gè)站點(diǎn)降水量極小值出現(xiàn)在1999年；春季有9個(gè)站點(diǎn)的降水量極小值出現(xiàn)在2001年，可以確定1999年、2001年均為枯水年。季節(jié)的極大值分布相對分散，春季無明顯豐水年；夏季降水量極大值出現(xiàn)在1956年；冬季的極大值集中在1953年、1988年；秋季降水的豐水年為2017年；結(jié)合上文豐水年為1956年，側(cè)面反映了秋季、冬季對年降水影響較小。

圖2 出山店水庫上游降水年內(nèi)分布

2.1.3 季節(jié)變化特征 由表2可知：(1) 汛期降水量12個(gè)站點(diǎn)(共13個(gè)站點(diǎn))都呈下降趨勢，余家灣汛期傾向率最大為-31.31 mm/10 a(通過了90%置信水平的顯著性檢驗(yàn))。(2) 夏季6—8月為主汛期，與汛期的降水變化趨勢相似。(3) 春季有3個(gè)站點(diǎn)呈現(xiàn)上升趨勢，其余站點(diǎn)均呈不顯著下降趨勢。(4) 冬季氣候傾向率變化幅度最小，2個(gè)站點(diǎn)呈不顯著上升趨勢；大坡嶺、胡家灣下降趨勢顯著(分別通過了90%，95%置信水平的顯著性檢驗(yàn))，其他站點(diǎn)均為不顯著下降趨勢。(5) 秋季有10個(gè)站點(diǎn)呈現(xiàn)上升趨勢，其中回龍寺傾向率達(dá)16.1 mm/10 a(超過了95%的置信水平)。對全流域來說，春季、夏季、冬季降水隨時(shí)間有減少趨勢，秋季降水有增加趨勢，流域年降水顯著下降的趨勢是春季、夏季、冬季降水量變化共同作用的結(jié)果。

表2 出山的水庫上游流域氣候傾向率 mm/10 a

2.2 降水突變分析

對13個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行M-K突變檢驗(yàn)，結(jié)合累積距平圖可以更加直觀準(zhǔn)確地判斷降水量年際變化及突變信息。研究結(jié)果表明：老鴉河發(fā)生了多次降水量突變；尖山、新集分別在1984年、1980年發(fā)生了降水量下降的突變；中部地區(qū)的胡家灣、大坡嶺、順河店、黃崗的突變年份分別為1965年、1971年、1975年、1978年，均表現(xiàn)為降水量下降的突變；北部地區(qū)的臺(tái)子畈、余家灣在20世紀(jì)60年代末、21世紀(jì)初均發(fā)生了降水量下降的突變。其中余家灣在研究時(shí)段內(nèi)有多次下降突變，氣候傾向率達(dá)到-42.85 mm/10 a，回龍寺、固縣、固廟無明顯突變信息。由圖3可知，1975年降水量發(fā)生突變，年降水變化趨勢為先增加后下降，21世紀(jì)以來下降趨勢越發(fā)顯著。

圖3 研究區(qū)年平均降水量M-K突變檢驗(yàn)與累積距平值、降水量趨勢變化

通過分析不同季節(jié)降水量變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)，雖然春、夏、冬3個(gè)季節(jié)的降水量變化趨勢均呈現(xiàn)下降趨勢，但是年際波動(dòng)變化略有不同。春季在1976年之前呈現(xiàn)上升趨勢，1977年發(fā)生了降水量下降的突變，隨后降水量表現(xiàn)為逐年減少趨勢。夏季降水量20世紀(jì)60年代之前呈現(xiàn)上升趨勢，1955年、1956年超過了0.05顯著水平，上升趨勢顯著，60年代之后年際間變化較為平緩，沒有出現(xiàn)顯著的變化趨勢，整體呈平穩(wěn)下降趨勢。由于秋季降水量較少，雖然1964—1988年表現(xiàn)出顯著的持續(xù)增加趨勢，但對年降水量變化影響較小。冬季降水從1956年開始逐年減少，在1962年突破顯著性水平，下降趨勢顯著，隨后進(jìn)入下降趨勢波動(dòng)變化階段，整體呈下降趨勢。年降水量的M-K檢驗(yàn)圖與汛期變化趨勢相同，由此可見，汛期降水對全年降水的貢獻(xiàn)較大。

圖4給出了春季(順河店)、夏季(黃崗)、秋季(胡家灣)、冬季(桐柏)代表站點(diǎn)的M-K檢驗(yàn)和累積距平圖。13個(gè)站點(diǎn)的年、季節(jié)M-K突變檢驗(yàn)結(jié)果顯示，單個(gè)站點(diǎn)的不同時(shí)間尺度突變相關(guān)性不大，因此選取一個(gè)時(shí)間尺度下的多個(gè)站點(diǎn)分析其變化趨勢的異同性。(1) 春季M-K突變結(jié)果顯示，降水量變化主要有兩種趨勢：胡家灣、大坡嶺、順河店、黃崗、臺(tái)子畈、桐柏、余家灣的大致變化趨勢均為先增加再下降，突變年份(下降)發(fā)生在研究期中期之前；其他站點(diǎn)均在波動(dòng)中下降。(2) 夏季M-K突變結(jié)果顯示，尖山發(fā)生了多次突變：1985年(下降)，2003年(增加)，2010年(下降)；老鴉河、臺(tái)子畈、桐柏變化趨勢較平穩(wěn)，無明顯突變信息；其他站點(diǎn)在研究期初期均發(fā)生了降水量下降的突變，隨后變化趨勢也趨于平穩(wěn)。(3) 秋季M-K突變與春季相似，大坡嶺、固廟、胡家灣、黃崗、順河店、桐柏、新集站點(diǎn)變化趨勢均為先增加再下降，降水量增加的突變年份發(fā)生在1960年之前，降水量下降的突變分布在1980—2000年；固縣、尖山、老鴉河、臺(tái)子畈、余家灣均為持續(xù)下降趨勢，降水量下降的突變年份出現(xiàn)在研究期初期，并在21世紀(jì)下降趨勢顯著。(4) 大部分站點(diǎn)的冬季降水變化趨勢較平穩(wěn)，沒有明顯突變年份；回龍寺、桐柏變化趨勢為減少—增加—減少，回龍寺的突變年份是1964年(增加)，2004年(減少)，桐柏的突變年份分別為1957年(減少)，1985年(增加)，2007年(減少)；黃崗變化趨勢是先增加再減少，在1978年發(fā)生了降水量下降的突變。

2.3 降水空間分布特征

從圖5中可以看出：流域年降水量的空間分布基本呈現(xiàn)南高北低的趨勢，地區(qū)降水分布相對均勻，流域站點(diǎn)間降水量差值最大為386.1 mm。降水量的氣候傾向率的變化趨勢與降水量相反，在研究期間南部地區(qū)降水呈現(xiàn)減少的趨勢，余家灣的降水量的氣候傾向率達(dá)到-42.85 mm/10 a(通過了90%的置信水平)；中部地區(qū)的年降水量也呈現(xiàn)下降趨勢，其中大坡嶺、順河店站點(diǎn)下降趨勢顯著；北部地區(qū)的3個(gè)站點(diǎn)呈現(xiàn)不顯著上升趨勢。出山店水庫上游年際變化較為劇烈，所測13個(gè)站點(diǎn)中有8個(gè)站點(diǎn)的降水量的氣候傾向率絕對值大于平均值13.04 mm/10 a。從各站點(diǎn)的變化趨勢來看，降水量呈上升趨勢的站點(diǎn)集中在流域東北部，中部和西南部的站點(diǎn)呈現(xiàn)下降趨勢。

如圖6所示，春、夏、秋、冬各季節(jié)的降水量空間分布與年降水量分布一致，大致呈現(xiàn)南高北低的趨勢；春季空間分布與年降水變化高度一致，南部降水多北部降水少，而南部年降水量多的地區(qū)近65 a來降水量呈現(xiàn)出減少的趨勢；夏季降水量呈現(xiàn)西南部高、東北部低的趨勢，除老鴉河外，降水量的氣候傾向率在整個(gè)流域內(nèi)都呈現(xiàn)下降趨勢；秋季、冬季降水量空間變化高度一致，大致呈現(xiàn)南高北低的趨勢，而降水量的氣候傾向率變化趨勢完全相反；秋季除最南部的余家灣、臺(tái)子畈呈現(xiàn)下降趨勢，其他站點(diǎn)均呈現(xiàn)上升趨勢，其中最北部的回龍寺上升趨勢顯著；冬季除了東北部的尖山、老鴉河呈現(xiàn)上升趨勢，其他站點(diǎn)均呈現(xiàn)下降趨勢，中部地區(qū)的胡家灣站點(diǎn)下降趨勢顯著。

圖4 部分站點(diǎn)的M-K突變檢驗(yàn)及累積距平

圖5 出山店水庫上游降水量及其變化趨勢空間分布

2.4 降水周期特征分析

對比分析站點(diǎn)的方差圖發(fā)現(xiàn)，周期變化也存在一定的空間分布特征，結(jié)合年、季節(jié)降水量、周期分布特征將研究區(qū)劃分為中部地區(qū)(固縣、大坡嶺、順河店、胡家灣)、西南部地區(qū)(新集、桐柏、余家灣、臺(tái)子畈、固廟)、東北部地區(qū)(回龍寺、尖山、老鴉河、黃崗)。

從圖7出山店水庫上游西南部、中部、東北部、全流域站點(diǎn)周期特征分析可以看出：

(1) 西南部地區(qū)的桐柏、新集、固廟3個(gè)站點(diǎn)方差圖存在4個(gè)明顯峰值，最大峰值對應(yīng)的第一主周期均為30 a，周期震蕩最強(qiáng)，時(shí)間域上具有枯—豐交替的準(zhǔn)3次震蕩，周期變化在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都較為穩(wěn)定，具有全域性；桐柏、新集的第二主周期都為17 a(固廟的第二主周期對應(yīng)著14 a)，具有全域性，但存在震蕩次數(shù)的差異；第三、第四主周期的時(shí)間尺度周期性均不顯著。臺(tái)子畈、余家灣的小波方差圖存在3個(gè)明顯峰值，最大峰值對應(yīng)的第一主周期均為19 a，周期震蕩最強(qiáng)，時(shí)間域上具有枯—豐交替的準(zhǔn)4次震蕩，周期變化在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都較為穩(wěn)定，具有全域性；臺(tái)子畈、余家灣的第二主周期和第三主周期能量相近，分別為12 a，4 a和4 a，11 a，具有局部性且時(shí)間尺度的周期性不顯著。

圖6 出山店水庫上游四季降水量及季節(jié)降水量的氣候傾向率空間分布圖

圖7 出山店水庫上游西南部、中部、東北部、全流域站點(diǎn)周期特征分析

(2) 中部地區(qū)的固縣第一主周期為14 a，時(shí)間域上具有枯—豐交替的準(zhǔn)5次震蕩，具有全域性；其他站點(diǎn)的第一主周期為3 a，但在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都不具有全域性，主要出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代之后；各站點(diǎn)的其他主周期能量都較弱，時(shí)間尺度周期性不顯著，在研究時(shí)段內(nèi)也不具有全域性。

(3) 東北部地區(qū)的第一主周期應(yīng)為13 a或14 a，除尖山外，其他站點(diǎn)的周期性顯著，時(shí)間域上有明確的枯—豐交替震蕩表現(xiàn)，在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都較為穩(wěn)定，具有全域性。其中，黃崗的30 a主周期能量最強(qiáng)，周期性最顯著，在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都較為穩(wěn)定。站點(diǎn)其他時(shí)間尺度的周期性均不顯著、在分析時(shí)段內(nèi)不穩(wěn)定。

從流域平均年降水量的小波分析圖(圖8)得到，流域年降水量16～25 a的時(shí)間尺度變化明顯，中心時(shí)間尺度在20 a，為第一主周期，時(shí)間尺度能量最強(qiáng)、周期最顯著，在時(shí)間域上具有枯—豐交替的準(zhǔn)5次震蕩，周期性較穩(wěn)定，在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都具有全域性。3 a，6 a的時(shí)間尺度次之，但周期性不穩(wěn)定，在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都不具有全域性。其余周期表現(xiàn)則較弱。

3 討 論

出山店水庫位于信陽市境內(nèi)，占信陽市面積的15%左右，本文對出山店水庫上游流域內(nèi)的13個(gè)站點(diǎn)1952—2017年逐日降水量進(jìn)行了時(shí)空變化分析，對于充分利用洪水資源以及控制淮河上游山區(qū)洪水具有極其重要的作用，但是現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)中缺乏針對出山店水庫流域的研究，因此本文采用前人針對信陽市的研究結(jié)果與本文的成果進(jìn)行對比印證，對比結(jié)果如下：

(1) 賈軍霞等[26]通過對河南省17個(gè)氣象站1965—2014年逐日降水量研究表明：信陽市年平均降水量達(dá)到1 000 mm以上，與本文的研究結(jié)果一致；信陽地區(qū)秋季、冬季降水量均呈現(xiàn)增加趨勢，增幅最高分別達(dá)12.68，11.80 mm/10 a，本文的研究結(jié)果表明秋季呈現(xiàn)增加趨勢，而冬季呈現(xiàn)微弱的下降趨勢，冬季變化趨勢的差異可能與冬季占比年降水量較小、研究時(shí)段不同、研究站點(diǎn)不同有關(guān)。

(2) 史佳良等[20]同樣分析了河南省17個(gè)氣象站1965—2014年的逐日降水資料，得到信陽市降水量達(dá)1 094.21 mm，但氣候傾向率達(dá)到-13.62 mm/10 a，本文研究得出出山店水庫上游氣候傾向率為-20 mm/10 a(p<0.05)，研究結(jié)果整體上較一致。

(3) 韓艷等[27]選取1951—2013年河南省18個(gè)觀測站月觀測降水量數(shù)據(jù)為研究對象，結(jié)果表明信陽地區(qū)降水量較多，與受東亞夏季風(fēng)影響的強(qiáng)度大小有關(guān)；春季豫南(駐馬店、信陽等)降水量減少趨勢較顯著，冬季豫南降水量呈微弱下降趨勢，與本文研究結(jié)果一致。

圖8 流域平均年降水量的小波分析

本文針對出山店水庫上游流域的日降水量研究，站點(diǎn)較多，時(shí)間序列較長，所得結(jié)果更貼合研究流域的真實(shí)情況，可以為出山店水庫的正常運(yùn)行和科學(xué)管理提供理論支撐。但仍存在一些不足之處：流域的高程、經(jīng)緯度變化范圍相對較小，難以分析降水量變化趨勢的空間分布與地理因子的關(guān)系。

4 結(jié) 論

(1) 出山店水庫上游流域1952—2017年多年平均降水量為1 028.3 mm；汛期(6—9月)降水均值為614.4 mm，占年降水值的比重約為59.8%；春季、夏季、秋季、冬季的平均降水量分別占年降水量的22.73%，48.54%，21.24%，7.85%；1999年、2001年為枯水年、1956年為豐水年。

(2) 流域地區(qū)降水分布存在差異，年降水量有顯著的下降趨勢，其氣候傾向率為-20 mm/10 a(p<0.05)。13個(gè)站點(diǎn)中，3個(gè)站點(diǎn)呈現(xiàn)不顯著上升趨勢，集中在流域東北部；中部和西南部的10個(gè)站點(diǎn)表現(xiàn)為下降趨勢。年降水量大致呈現(xiàn)南高北低的趨勢，而氣候傾向率的變化趨勢則與之相反。從季節(jié)上看，春、夏、冬降水隨時(shí)間有減少趨勢，秋季降水有增加趨勢。季節(jié)降水量空間分布與年降水量分布一致，但氣候傾向率空間分布差別較大。

(3) 本文采用M-K突變檢驗(yàn)法和累積距平法實(shí)現(xiàn)研究流域65 a降水量的突變性分析。年降水量變化趨勢為先增加后減小，1975年是降水量下降的突變，21世紀(jì)以來下降趨勢越發(fā)顯著。春季變化與年降水量變化相似，相比之下春季降水量突變年份滯后了2 a。夏季降水量60年代之前呈現(xiàn)上升趨勢，之后年際間變化較為平緩，無明顯突變年份。秋季變化表現(xiàn)出與其他3個(gè)季節(jié)的較大差異，雖然1964—1988年表現(xiàn)出顯著的持續(xù)增加趨勢，但對年降水量變化影響較小。冬季降水從1956年開始逐年減少，60年代之后進(jìn)入下降趨勢波動(dòng)變化階段。

(4) 由小波分析結(jié)果可以得到，流域降水量變化的第一主周期為20 a左右，在時(shí)間域上具有枯—豐交替的準(zhǔn)5次震蕩；除此之外，也有3，6，12 a左右的變化周期，周期性表現(xiàn)較弱。流域降水量周期變化也存在一定的空間分布特征，西南地區(qū)對應(yīng)的第一主周期為30 a，具有枯—豐交替的準(zhǔn)3次震蕩。中部地區(qū)第一主周期為3 a，但在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)不具有全域性。東北部地區(qū)的第一主周期應(yīng)為13 a或14 a，周期性顯著，在整個(gè)分析時(shí)段內(nèi)都較為穩(wěn)定，具有全域性。