丁新輝 劉孝盈 劉廣全 劉閏妍 茍正琴
[關(guān)鍵詞] 降雨量;最大降雨量;月降雨集中度;北川河
[摘 要] 為揭示北川河流域降雨的演變規(guī)律及其特征,對1964—1990年和2006—2019年開府、圪洞和峪口3個雨量站的降雨情況進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:①北川河流域2006—2019年降雨量較20世紀(jì)60—90年代有增加的趨勢,其中2006—2019年6—10月的降雨量較20世紀(jì)60—90年代有明顯增加,增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%,而各站6—10月的降雨量占全年降雨量的比例略有下降,降幅分別為0.9、0.3和0.7個百分點(diǎn);②20世紀(jì)60—90年代各站點(diǎn)月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<峪口站<開府站,2006—2019年各站點(diǎn)月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<開府站<峪口站。
[中圖分類號] P426.6[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1000-0941(2023)09-0040-03
降雨本身具有時空分布不均勻的特征,加之雨量站空間分布散落,給降雨的精準(zhǔn)觀測造成了很大困難[1-4]。各雨量站監(jiān)測數(shù)據(jù)僅代表其所在小流域的降雨量,很多學(xué)者采用距離平方反比法進(jìn)行降雨量的空間插值表征流域降雨,卻無法對其準(zhǔn)確性進(jìn)行驗證,尤其是對汛期降雨量的預(yù)測缺少研究[5-7]。為此,本研究以北川河流域為例,提出從降雨集中度的角度來研究多時段、多站點(diǎn)降雨特征,探究降雨規(guī)律,為科學(xué)推測降雨總量提供依據(jù)。
1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源
1.1 研究區(qū)概況
北川河為山西呂梁三川河三大支流之一,發(fā)源于方山縣北與嵐縣交界的馬坊鎮(zhèn)赤堅嶺,自北向南貫穿方山縣全境,自上而下匯聚了開府溝、屹洞溝、峪口溝等支溝后進(jìn)入離石縣。全長104.5 km,流域面積1 182.87 km2, 河床比降6.4%。全流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū),據(jù)氣象資料,近30 a中,流域澇災(zāi)平均3 a一遇。北川河上源多為花崗巖和古老變質(zhì)巖山區(qū),降水較多,年平均降水量為560 mm。鹽堿地主要為干流東西兩側(cè)的河灘地,20世紀(jì)70年代初有200 hm2,經(jīng)排澇改良,現(xiàn)存100 hm2。
1.2 數(shù)據(jù)來源與處理
為分析北川河流域降雨量的變化規(guī)律,本研究采用的降雨資料為1964—1990年及2006—2019年的系列資料,來自開府、圪洞和峪口3個雨量站。統(tǒng)計各雨量站逐月降雨量和日最大降雨量,如果某月沒有降雨,則該月降雨量記為零,該月日最大降雨量記為空。采用日最大降雨量與月降雨量的比值表示降雨的集中度,以此來反映降雨在當(dāng)月內(nèi)和月際間的變化趨勢。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站降雨趨勢分析
北川河流域開府、圪洞和峪口雨量站實(shí)測降雨量逐年、逐月變化過程見圖1。20世紀(jì)60—90年代開府、圪洞和峪口3個雨量站的年均降雨量分別為498.2、550.1和490.4 mm,各站點(diǎn)年際差異分別為161.2、118.6和115.9 mm2;2006—2019年3個站點(diǎn)的年均降雨量分別為627.5、621.9和573.7 mm,各站點(diǎn)年際差異分別為127.5、103.7和87.9 mm2。這說明進(jìn)入21世紀(jì)后3個站點(diǎn)的年降雨量均有增加趨勢,各站點(diǎn)年降雨量變化的差異程度為峪口站<圪洞站<開府站。
開府、圪洞和峪口雨量站20世紀(jì)60—90年代1—5月的月均降雨量分別為81.7、90.1和79.6 mm,而2006—2019年3個雨量站1—5月的月均降雨量分別為105.1、101.7和96.6 mm;20世紀(jì)60—90年代11—12月3個雨量站的月均降雨量分別為14.1、16.7和14.9 mm,而2006—2019年11—12月3個雨量站的月均降雨量分別為21.7、21.0和18.2 mm。這說明1—5月和11—12月月均降雨量均呈現(xiàn)出較為明顯的上升趨勢。20世紀(jì)60—90年代6—10月3個雨量站的月均降雨量分別為402.4、443.4和395.9 mm,分別占年均降雨量的80.7%、80.6%和80.7%;而2006—2019年6—10月的月均降雨量分別為500.7、499.2和458.8 mm,分別占年均降雨量的79.8%、80.3%和80.0%。這說明在北川河流域,2006—2019年6—10月的降雨量較20世紀(jì)60—90年代6—10月的有明顯增加,增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%,而3個站點(diǎn)6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降,分別下降0.9、0.3和0.7個百分點(diǎn)。
2.2 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站日最大降雨量趨勢分析
根據(jù)開府、圪洞和峪口雨量站資料統(tǒng)計出月日最大降雨量逐年變化過程見圖2。20世紀(jì)60—90年代1—12月3個站點(diǎn)的平均日最大降雨量分別為182.4、198.0和182.0 mm,年際差異分別為44.0、29.3和33.7 mm2;而2006—2019年1—12月3個站點(diǎn)的平均日最大降雨量分別為216.6、219.0和210.0 mm,年際差異分別為35.7、32.4和38.9 mm2。這說明進(jìn)入21世紀(jì)后3個站點(diǎn)的平均月日最大降雨量均有增加趨勢;20世紀(jì)60—90年代各站點(diǎn)月日最大降雨量變化的年際差異大小為圪洞站<峪口站<開府站,而2006—2019年各站點(diǎn)月日最大降雨量變化的年際差異大小為圪洞站<開府站<峪口站。
開府、圪洞和峪口雨量站20世紀(jì)60—90年代1—5月平均日最大降雨量分別為38.5、39.1和37.5 mm,而2006—2019年1—5月平均日最大降雨量分別為44.4、47.0和41.6 mm;20世紀(jì)60—90年代11—12月平均日最大降雨量分別為8.2、9.2和8.9 mm,而2006—2019年11—12月平均日最大降雨量分別為9.3、8.7和8.6 mm。所以,1—5月和11—12月的平均日最大降雨量在開府站表現(xiàn)為小幅上升,而圪洞和峪口站1—5月平均日最大降雨量均表現(xiàn)為上升趨勢,11—12月均表現(xiàn)為下降趨勢。20世紀(jì)60—90年代6—10月平均日最大降雨量分別為135.7、149.6和135.7 mm,2006—2019年6—10月平均日最大降雨量分別為162.9、163.2和159.7 mm。由此可見在北川河流域,2006—2019年6—10月平均日最大降雨量較20世紀(jì)60—90年代有明顯增加,增幅分別為20.0%、9.1%和17.7%。
2.3 不同年代開府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分析
圖3為開府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分布情況。由圖3可知,無論是20世紀(jì)60—90年代,還是2006—2019年,開府、圪洞和峪口3個雨量站的1—12月月降雨集中度均表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢,主要原因是在1—3月和11—12月,降雨量和降雨次數(shù)均較少,導(dǎo)致月最大降雨量占全月降雨量的比例較高(60%以上),且不同站點(diǎn)間的月降雨集中度差異較大,一定程度上說明在這些區(qū)域降雨量差異性也很大。4—5月和10月的月降雨集中度在0.4~0.5之間,7—9月的月降雨集中度在0.3~0.4之間。20世紀(jì)60—90年代開府、圪洞和峪口3個站點(diǎn)的降雨集中度與2006—2019年同時期的差別不大,具體表現(xiàn)為20世紀(jì)60—90年代的降雨集中度平均值略大于2006—2019年3個站點(diǎn)的降雨集中度平均值。
3 結(jié)論
通過對北川河1964—1990年和2006—2019年開府、圪洞和峪口3個雨量站的降雨情況進(jìn)行分析,得到初步結(jié)論如下:
1)21世紀(jì)后3個站點(diǎn)的年降雨量均有增加趨勢,各站點(diǎn)年降雨量變化的差異程度為峪口站<圪洞站<開府站。2006—2019年6—10月的降雨較20世紀(jì)60—90年代有明顯增加,增幅分別為24.4%、12.6%和15.9%,而3個站點(diǎn)6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降,分別下降了0.9、0.3和0.7個百分點(diǎn)。
2)在北川河流域,2006—2019年6—10月的平均日最大降雨量較20世紀(jì)60—90年代有明顯增加,分別增加了20.0%、9.1%和17.7%。20世紀(jì)60—90年代3個站點(diǎn)平均月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<峪口站<開府站,而2006—2019年各站點(diǎn)平均月日最大降雨量變化的差異程度為圪洞站<開府站<峪口站。
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收稿日期: 2022-09-16
基金項目: 國家自然科學(xué)基金項目(U2243210)
第一作者: 丁新輝(1989—),男,河南商丘人,講師,博士,主要從事經(jīng)濟(jì)林土壤侵蝕研究。
通信作者: 劉孝盈(1964—),男,山東濰坊人,教授級高級工程師,碩士生導(dǎo)師,博士,主要從事水土保持與流域管理等研究。
E-mail: dingxh0615@163.com
(責(zé)任編輯 楊傲秋)