桃河阳泉站降水量代表性和变化特性分析

山西水利2018年5月桃河阳泉站降水量代表性和变化特性分析程俊（阳泉市水文水资源勘测分局，山西阳泉045000）［摘要］根据阳泉站1956年—2016年61年降水资料，对不同短系列年降水量代表性做出了分析评价，并对阳泉站年降水量的多年变化特性进行了初步分析。分析得出，水文气象的变化过程的在很多情况下与太阳的活动有关，降水量周期恰好与太阳活动存在的80年左右的世纪周期和11年的太阳黑子周期相吻合。为合理选用水文资料提供了参考依据，对阳泉市范围内的水资源调查评价、水资源开发利用和水资源综合规划等工作具有一定的参考价值。［关键词］阳泉站；年降水量；代表性分析；多年变化［中图分类号］P426.61+4［文献标识码］C［文章编号］1004-7042（2018）05-000苑-021阳泉站基本情况桃河属于海河流域子牙河水系，阳泉水文站是桃河上的控制站，于1955年6月创建，集水面积490km2，上游主河道长44km，是阳泉市重要水文站。其收集积累的各项水文资料，为阳泉市区的河道治理、水资源开发利用、水工程兴建及防汛抗旱等提供了科学依据。2阳泉站年降水量系列代表性分析评价阳泉站年降水量不同长度系列的代表性，首先要看系列长度，系列越长，在统计上就更接近于阳泉站降水量的总体情况，再看系列本身的丰枯结构和统计参数是否与长系列一致。将阳泉站现有的1956年—2016年共61年的降水量资料系列作为长系列，按照山西省现有的两次水资源评价系列，将长系列在1980年、2000年分开，形成1956年—1979年、1980年—2016年、1956年—2000年、1980年—2000年、1956年—2016年五个统计年限作为进行代表性分析的降水量系列。对各系列的统计参数进行计算，包括阳泉站年降水量均值、变差系数Cv、偏态系数Cs，并统计各系列的丰枯情况，通过各系列统计参数和丰枯情况的对比（表1），分析各系列的代表性。根据表1数据可看出，1956年—1979年降水偏多，相对长系列偏多5.4%；1980年—2016年、1980年—2000年降水偏少，相对长系列分别偏少3.5%和7.2%；1956年—2000年降水与长系列接近，相对长系列偏少0.5%。通过对比各系列统计参数和丰平枯分布情况，1956年—2000年的丰平枯分布与长系列分布更为接近，各项统计参数与长系列基本一致，因此阳泉站年降水量1956年—2000年系列代表性较好。3阳泉站降水量的年内分配阳泉站属暖温带大陆性季风气候，春季多风沙、夏秋季节多雨，冬季干寒，夏季气温最高时，也是降水量最大、最集中的时期。降水量在年内各季节分配极不均匀。阳泉站多年降水量年内分配见图1。图1阳泉站多年降水量年内分配图表1阳泉站各系列统计参数及丰枯情况对比表系列1956-20161956-19791980-20161956-20001980-2000系列长/年6124374521均值517.2545.2499514.7479.9相对误差5.40%-3.50%-0.50%-7.20%Cv0.330.370.30.330.32Cs0.660.740.60.660.64枯水年4.92%8.33%2.70%6.67%4.76%偏枯水年27.87%25.00%29.73%31.11%33.33%平水年29.51%29.17%29.73%24.44%28.57%偏丰水年32.79%25.00%35.14%28.89%23.81%丰水年4.92%12.50%2.70%8.89%9.52%水资源管理·2018年第5期7SHANXIWATERRESOURCES山西水利经分析可得出阳泉站降水年内分配特征：夏秋多雨，汛期（6~9月）降水量占全年的74.7%；汛期降水主要集中于7、8两月，占年降水量的50.1%；冬季干旱，12月至次年2月的3个月降水量仅占年降水量的2.7%；降水量年内分配在各年份之间存在较大差异。其中1995年汛期降水量573.4mm，占全年降水量的93.69%；1991年汛期雨量为200.1mm，仅占全年降水量47.02%。4阳泉站降水量的年际变化阳泉站降水量年际变化大，丰、枯悬殊。1963年和1972年分别出现最大和最小年降水量，降水量极值为833.0mm和220.4mm，最大年降水量是最小年降水量的3.8倍，最大年降水量是多年平均年降水量的1.6倍，最小年降水量是多年平均年降水量的0.4倍。从阳泉站降水量过程线（图2）来看，年降水量在长系列上呈现下降趋势。长系列中，年降水量极大值和极小值均出现在1980年之前，近年来年际最大变幅呈减小趋势。图2阳泉站多年降水量过程线图5阳泉站降水量的周期性分析阳泉站降水量年际间的丰枯变化情况可以用阳泉站年降水量的模比差积曲线反映。由阳泉站年降水量模比系数差积曲线图（图3）可看出，阳泉站的降水具有一定的变化规律，主要表现为丰枯交替。从1956年开始总体呈现下降趋势，为枯水期；最低点出现在1967年，然后整体呈现上升趋势，为丰水期；最高点出现在2005年，然后再次整体呈现下降趋势，为枯水期。变化周期约为80年，期间有小周期变化。图3阳泉站年降水量模比系数差积曲线图将1956年—2016年阳泉站逐年降水量序列分别取3年和5年的滑动长度，计算其滑动平均值，得到的新序列因平均作用使随机起伏一定程度上减小，曲线会更加平滑，显示出整体变化的趋势。用平均后的新序列分别绘制阳泉站年降水量3年和年滑动平均曲线（图4，图5）。由图4可以看出较明显的5~6年的降水量丰枯变化周期；由图5可以看出较明显的11年左右周期。图4阳泉站年降水量3年滑动平均曲线图图5阳泉站年降水量5年滑动平均曲线图水文气象的变化过程在很多情况下与太阳的活动有关。而太阳活动是有周期性的，其存在80年左右的世纪周期和11年的太阳黑子周期。本文分析得出的降水量周期恰好与其相吻合。6结论通过分析对照，发现1956年—2000年系列在统计参数和丰枯分布情况上与长系列比较接近，相对其他统计时段有较好代表性。因此在应用阳泉站水文资料时可以选择1956年—2000年的资料，有条件的要选择尽可能长系列的资料。经分析，阳泉站降水量变化特性主要为：年内分配不均，年际变化大，丰枯水年交替变化，具有较明显的周期性。［作者简介］程俊（1991-），男，2014年毕业于西北农林科技大学水文与水资源工程专业，助理工程师。［收稿日期］2018-03-08；［修回日期］2018-04-15水资源管理8