鐘維斌

（黃山水文水資源局,安徽 黃山 245000）

降水作為區(qū)域水資源的輸入項(xiàng),其異常是區(qū)域水旱災(zāi)害的直接驅(qū)動(dòng)[1]。分析研究降水量的時(shí)空分布和變化趨勢(shì),按照其變化特點(diǎn),可為農(nóng)作物的種植、采收提供更準(zhǔn)確的時(shí)間定位,對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)足發(fā)展提供有力支撐；為城市水資源分配提供依據(jù),保障城市生活供水質(zhì)量；能夠推測(cè)、監(jiān)測(cè)未來(lái)的降水情況,有助于調(diào)整供水需求,建立相應(yīng)的預(yù)警措施。同時(shí)探究不同等級(jí)降水量的變化趨勢(shì)和特征,可以預(yù)警突發(fā)性強(qiáng)降水,避免水位激增、城市積水,人為調(diào)節(jié)水位平衡,有助于對(duì)雨澇災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防,做好相應(yīng)的抗災(zāi)工作,為民眾疏散、救援、改進(jìn)防洪措施等工作提供參考,減少國(guó)家經(jīng)濟(jì)損失[2]。

1 流域概況

新安江上游流域地處安徽省南部。屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,四季分明,氣溫年平均值在15.8℃～17.9℃之間；雨量充沛,多年平均降水量1869.5 mm,年降水日數(shù)在120 天～200 天,主要集中在3 月～6 月份；濕度較大,年平均相對(duì)濕度在80%左右,夏季最大,春秋季次之,冬季最小。流域地形總的為西高東低,海拔范圍在86 m～1630 m 之間。水系雙支：南支正源率水、北支橫江,見圖1。率水為新安江正源,發(fā)源于皖贛兩省交界的五龍山脈懷玉山主峰六股尖,最高海拔1630 m,流域面積1522 km2,河道長(zhǎng)度138 km；橫江發(fā)源于黟縣五溪山脈的白頂山,海拔高程1130 m,流域面積997 km2,河道長(zhǎng)度75 km,至斷面上游3500 m 處匯入率水,率水與橫江匯合后始稱新安江。

圖1 新安江上游流域水系圖

2 數(shù)據(jù)選取

分析資料選用屯溪、上溪口、黟縣、休寧雨量站1956年～2020年,巖前雨量站1957年～2020年,五城雨量站1958年～2020年,呈村雨量站1976年～2020年實(shí)測(cè)降水?dāng)?shù)據(jù)。

3 降水量時(shí)空分布

3.1 時(shí)間分布

3.1.1 年際變化規(guī)律

降水量年際變化包括年際間的變化幅度和多年變化過(guò)程[3]。年際變幅通常用年降水量極值比以及年降水變差系數(shù)CV來(lái)表示；多年變化過(guò)程主要指降水豐、平、枯及連豐、連枯的周期變化特征,其分析方法主要有差積曲線法和均值比較法。

使用1956年～2020年7 個(gè)雨量站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù),資料年限不足站點(diǎn)通過(guò)與鄰近長(zhǎng)系列雨量站建立相關(guān)關(guān)系,插補(bǔ)延長(zhǎng)補(bǔ)齊降水資料,再使用泰森多邊形法計(jì)算流域多年面雨量,繪制多年平均面降水量變化過(guò)程線,見圖2。本流域多年平均面降水量為1869.5 mm,折合水量為49.9 億m3,年最大降水量為2698.0 mm 發(fā)生在1999年,年最小降水量1132.8 mm 發(fā)生在1978年,年際間極值比為2.38,年降水變差系數(shù)CV為0.20,年際變化較大,多年降水量整體呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)。

圖2 多年平均面降水量變化過(guò)程線

利用多年面降水?dāng)?shù)據(jù)繪制差積曲線圖,見圖3,可知本區(qū)年際降水呈豐、枯周期性交替變化,交替變化周期在8年～13年,平均交替周期為11年,具體變化情況見表1。

表1 流域面降水量不同時(shí)間系列均值統(tǒng)計(jì)表

圖3 降水差積曲線圖

3.1.2 年內(nèi)變化規(guī)律

本流域地處亞熱帶邊緣,距海較近,常為冷暖氣流交匯處,同時(shí)受季風(fēng)影響,春暖多雨、梅雨顯著、秋伏多旱[4]。

年內(nèi)各月降水量分配不均,主要集中在3 月～7 月,約占全年降水量65%。年內(nèi)最大月降水量出現(xiàn)的6 月,約占全年的18%；最小月降水量在12 月,僅占全年的3%,月極值比6.2。流域多年平均面降水量月分配見表2。

表2 多年平均面降水量月分配表

3.2 空間分布

3.2.1 地區(qū)分布規(guī)律

繪制流域多年平均降水量等值線見圖4。該區(qū)域有兩個(gè)暴雨中心,主暴雨中心在皖贛交界的流口～陽(yáng)臺(tái)一帶,多年平均降水量在2200 mm 以上；次暴雨中心在黃山西南的芳田附近,多年平均降水量2000 mm 左右,一個(gè)降水低值區(qū)在休寧～屯溪一帶,多年平均降水量約為1800 mm。整體呈現(xiàn)西向東、上游向下游、山地向盆地遞減的趨勢(shì)。主要成因是本流域?yàn)樯絽^(qū)性流域,山地傾斜、山峰陡峻,面對(duì)季風(fēng)的來(lái)向十分有利于低空氣流水汽抬升切變?yōu)楸┯晏鞖?形成暴雨中心。而在地勢(shì)較低處,水汽受到周圍山體阻滯,不足以抬升形成抬升雨,此區(qū)域?yàn)榻邓椭祬^(qū)。

圖4 流域多年平均降水等值線圖

3.2.2 垂直分布規(guī)律

在同一地理位置上,地形高程較大的地方降水量一般比地形高程較低的地方降水量大[5]。

使用流域內(nèi)21 個(gè)雨量站點(diǎn)1972年～2020年平均降水量與高程建立關(guān)系,分析研究降水在垂直方向上的分布規(guī)律,見圖5?？梢钥闯鼋邓侩S海拔升高而增大,兩者具有線性相關(guān)關(guān)系,橫江流域相關(guān)系數(shù)R2較高達(dá)0.89 為強(qiáng)相關(guān)關(guān)系；而率水流域?yàn)槿跸嚓P(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)R2為0.62。其他無(wú)雨量站點(diǎn)地區(qū)的降水量可以通過(guò)兩個(gè)流域高程～降水量關(guān)系線推求。

圖5 多年平均降水量與高程關(guān)系圖

3.3 不同降水等級(jí)的降水天數(shù)分析

3.3.1 年際變化規(guī)律

選用屯溪雨量站作為流域代表站,對(duì)降水天數(shù)變化進(jìn)行分析,多年降水天數(shù)變化過(guò)程見圖6,降水天數(shù)明顯有減少趨勢(shì),減少速率為5.9 d/10 a。

圖6 多年降水天數(shù)變化趨勢(shì)圖

根據(jù)日降水量的大小,可以將降水分為小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6 個(gè)級(jí)別[6],其對(duì)應(yīng)的日降水量見表3。

表3 雨量等級(jí)劃分

對(duì)1956年～2020年65年間不同等級(jí)降水天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)見表4。通過(guò)該表可以看出,小雨是主要的降水等級(jí),平均每年104 天,最多為150 天,最少為74 天,各年下小雨的天數(shù)主要分布在88 天～115 天之間,即全年有1/4～1/3 的天數(shù)在下小雨；極值比為2.03,年際變化幅度較大。其次是中雨,每年降水天數(shù)主要分布在 27 天～35 天之間,平均每年下中雨天數(shù)為31 天,極值比為1.72,年際間的差異相對(duì)小些。再次為大雨,每年降水天數(shù)主要在11～18 天之間,極值比為5.00,年際間差異最大。暴雨和大暴雨年次數(shù)都較少,暴雨平均每年出現(xiàn)5天,而大暴雨有43%的年份未出現(xiàn)。

表4 各年不同等級(jí)降水天數(shù)

繪制各年不同等級(jí)降水天數(shù)變化圖,并形成線性趨勢(shì)變化線見圖7?？梢钥闯?小雨、中雨降水天數(shù)波動(dòng)不明顯,大雨、暴雨及大暴雨降水天數(shù)波動(dòng)明顯；小雨降水天數(shù)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),遞減速率為6.5 d/10 a,中雨多年降水天數(shù)變化趨勢(shì)線與均值線基本一致,大雨、暴雨及大暴雨均呈上升趨勢(shì),特別是暴雨上升趨勢(shì)明顯,上升速率為0.3 d/10 a。

圖7 各年不同等級(jí)降水天數(shù)變化趨勢(shì)圖

3.3.2 年內(nèi)變化規(guī)律

統(tǒng)計(jì)分析各月不同等級(jí)降水天數(shù)見表5?？芍掳步嫌瘟饔蚪邓鞌?shù)主要集中在3 月～6 月,占全年降水天數(shù)的42%。各月降水均以小雨為主,3 月小雨降水天數(shù)最多。大雨以上級(jí)別降水天數(shù)從3 月開始明顯增多,至6 月達(dá)到極大值共有286 天。暴雨、大暴雨易發(fā)在4 月～7 月,占多年發(fā)生天數(shù)的79%,故防大汛重點(diǎn)時(shí)期在4 月～7 月。

表5 各月不同等級(jí)降水天數(shù)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)新安江上游流域降水分析研究,發(fā)現(xiàn)此流域降水豐沛、水資源豐富。

1）流域降水量時(shí)間分布不均,年際降水量呈豐枯周期性交替變化,變化周期約為11年,年內(nèi)降水量主要集中在3 月～7 月。

2）流域降水量空間分布差距大,平面空間上呈現(xiàn)上游向下游遞減的趨勢(shì),而垂直空間上降水量隨海拔升高而增大。

3）流域每年降水以小雨為主,中雨為輔,大雨、暴雨及大暴雨相對(duì)較少。從趨勢(shì)分析來(lái)看,降水天數(shù)呈減少趨勢(shì),主要是小雨降水天數(shù)減少明顯；大雨、暴雨及大暴雨呈現(xiàn)上升趨勢(shì),極端氣候易發(fā)頻發(fā),需引起關(guān)注。

4）流域降水天數(shù)主要集中在3 月～6 月,占全年降水天數(shù)的42%。暴雨、大暴雨易發(fā)在4 月～7 月,占多年發(fā)生天數(shù)的79%,防大汛重點(diǎn)時(shí)期在4 月～7 月。