鄭 燁

（開封水文水資源勘測局,河南 開封 475001）

0 引言

地表水資源包括河流水、湖泊水、冰川水、沼澤水和海洋水等。 水資源評價分為廣義評價和狹義評價兩種。 狹義的地表水資源，是指從大氣中降落下來的水，扣除陸面、水域、植物等的蒸發(fā)以及補(bǔ)給淺層地下水后的地表產(chǎn)水量。 目前通常評價的地表水資源是指后者，即地表水體的動態(tài)水量——河川徑流量。 其評價的項(xiàng)目包括降水量、徑流量、蒸發(fā)和河流泥沙4 部分。 本文只就降水量這一部分進(jìn)行研究。

降水量是產(chǎn)生地表徑流和補(bǔ)給地下水的主要來源，降水量的大小及時空變化間接反映一個地區(qū)的天然水資源狀況。 開封市多年平均降水量為599.66mm。 本文試以此為基礎(chǔ)，對開封市降水量進(jìn)行計(jì)算、評價與分析。

1 降水量的分析計(jì)算內(nèi)容[1］

1.1 計(jì)算方法

（1）計(jì)算選用雨量代表站年降水量特征值（1956～2000 年系列），統(tǒng)計(jì)其最大、最小年降水量及其發(fā)生年份；分別計(jì)算1980～2000 年和1956～2000 年同步系列的平均降雨量；1956～2000 年的Cv 值。

（2）計(jì)算水資源三級或四級分區(qū)，以及地級行政分區(qū)1956～2000 年降水量系列。

（3）計(jì)算流域三級或四級分區(qū)，套地市行政分區(qū)在1956～2000 年、1956～1979 年、1971～2000 年、1980～2000 年系列降水量特征參數(shù)， 包括均值、Cv值、Cs/Cv 值，統(tǒng)計(jì)不同保證率（P=20%、50%、75%、95%）的年降水量。

1.2 資料整編

（1）計(jì)算區(qū)域代表站多年平均及不同保證率20%、50%、75%、95%的月、年降水量。

（2）分別繪制河南省1956～2000 年和1980～2000年多年平均 （同步系列） 降水量等值線圖； 繪制1956～2000 年同步系列Cv 等值線圖； 繪制1956～2000 年多年平均連續(xù)最大4 個月占全年降水量百分比及其發(fā)生月份分區(qū)圖。

（3）選取長系列站降水資料，進(jìn)行系列代表性分析。 重點(diǎn)對1956～2000 年和1980～2000 年兩個系列的代表性進(jìn)行評價。

（4）分析編制選用站的特征資料、參數(shù)。

2 降水量的資料搜集與審查

2.1 降水量代表站

根據(jù)雨量站區(qū)域地理位置特點(diǎn)、 地形變化趨勢、降雨成因、資料系列等特征，要選用資料系列較長的雨量站作為分析的主要對象， 如1979 年前出現(xiàn)個別年份缺測的雨量站資料，在插補(bǔ)延長后作為輔助站，用于密度偏低的山區(qū)補(bǔ)充站點(diǎn)；未被選為主要代表站和輔助站的雨量站可作為參考站， 一般輔助站也應(yīng)盡量插補(bǔ)延長到1956～2000 年同步系列。

2.1.1 降水量選站原則

(1)選擇質(zhì)量較好、系列較長、面上分布均勻，且能反映地形變化影響的雨量站資料作為分析的依據(jù)。

(2)選擇代表站資料時，可根據(jù)降水量的地區(qū)分布規(guī)律和年降水量估算精度的要求。 一般在多雨區(qū)和降水量變化梯度大的地區(qū)，應(yīng)盡可能多選一些站的資料；在降水量變化梯度小的平原區(qū)，著重考慮站點(diǎn)的均勻分布。

2.1.2 降水量選站標(biāo)準(zhǔn)

(1)長系列雨量代表站。 具有60 年以上觀測資料的雨量站稱為長系列雨量代表站。 用于降水量系列代表性分析。

(2)主要雨量代表站。 實(shí)際觀測資料系列長度在45～60 年之間的雨量站，稱為主要雨量代表站。

(3)輔助雨量站。 將資料系列長度在40～45 年之間的站點(diǎn)列入雨量輔助站。 同時進(jìn)行插補(bǔ)展延，使之達(dá)到45 年（1956～2000 年）。

(4)參考雨量站。 資料系列在35～40 年之間的雨量站，稱為參考雨量站。 參考雨量站對站點(diǎn)密度小的地區(qū)可適當(dāng)放寬要求。

2.2 降水量資料的搜集與審查

2.2.1 降水量資料的搜集

（1）搜集全省水文站、雨量站、氣象站的降水資料。

（2）為了正確把握降水量的區(qū)域分布規(guī)律，準(zhǔn)確地繪制邊界區(qū)域的等值線圖， 并與相鄰省拼接、調(diào)整創(chuàng)造條件。 還要收集相鄰省的、部分系列較長的外圍雨量站降水資料。

（3）分析選用雨量站的原始資料記錄。 分析雨量站資料的來源、產(chǎn)生的條件、參數(shù)的精度、數(shù)據(jù)的質(zhì)量等情況，應(yīng)盡量注明雨量站的特征，如站址的遷移、兩站的合并、已經(jīng)過審查的意見等，以供參考。

（4）在整理雨量資料，繪制等值線圖時，要考慮地形對降水及其他來水相關(guān)平衡要素的影響。

2.2.2 降水量資料審查

為保證降水量成果的質(zhì)量，對各雨量站已整編的資料應(yīng)進(jìn)行必要的合理性檢查和審核，審查內(nèi)容如下。

(1）年降水量特征值精度審查。其值取決于各年降水量資料的可靠程度。 對各站整編資料的審查和合理性檢查應(yīng)以特大、特小值資料為重點(diǎn)，通?？赏ㄟ^本雨量站歷年與同年鄰近雨量站資料的對照分析，視其是否有規(guī)律可循。 對特大、特小雨量值要注意分析其原因，看其是否在合理范圍以內(nèi)，對突出的點(diǎn)據(jù)，要對照、調(diào)查其在汛期、非汛期、月和日等雨量值的合理性。 在山區(qū)，由于降水量分布較為復(fù)雜，要分析測站位置、地形、海拔高程等影響。

(2)雨量資料的審查和合理性檢查。 該審查貫穿整個工作的各個環(huán)節(jié)，如抄錄雨量資料、插補(bǔ)延長、分析年降水與徑流的關(guān)系、計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)、繪制雨量等值線圖等工作環(huán)節(jié)。 這些環(huán)節(jié)都可能發(fā)生問題，應(yīng)隨時分析研究，合理解決。

(3)對各項(xiàng)雨量參數(shù)的單位和有效數(shù)字要進(jìn)行規(guī)范審查。 審查統(tǒng)一按《水文測驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定執(zhí)行。2.2.3 雨量資料插補(bǔ)延長

(1)為了減少抽樣誤差，提高統(tǒng)計(jì)參數(shù)的精度，應(yīng)根據(jù)各地具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟逖a(bǔ)延長。 如有雨量資料丟失、缺乏、漏測等情況，應(yīng)盡可能將雨量資料延長到45 年。

(2)雨量資料插補(bǔ)、延長，可以根據(jù)具體情況采用不同方法。 例如：在相鄰站氣候、地形條件一致時，可直接引用相鄰站同月雨量資料，或采用附近各站同月降雨量平均值。 非汛期降雨量較少，各年變化不大，可用同月降雨量的歷年平均值，插補(bǔ)缺乏資料的月份。 年降雨量缺乏資料時，可用缺乏資料年份的降雨量等值線圖內(nèi)插，或用雨量參數(shù)相關(guān)法進(jìn)行延長。 在插補(bǔ)延長雨量資料時，必須注意參考雨量站的氣象、下墊面條件與本雨量站的一致性，選用方法要合理，以保證系列資料滿足雨量計(jì)算的要求。

3 降水量計(jì)算、參數(shù)確定、等值線圖繪制

3.1 降水量計(jì)算

3.1.1 代表站降水量計(jì)算

降水量計(jì)算，建議選用該地區(qū)全部雨量站1980～2000 年和1956～2000年系列的平均降水量，以及1956～2000 年系列Cv 值，并統(tǒng)計(jì)最大、最小年降水量及其發(fā)生的年份。

3.1.2 面平均降水量計(jì)算

面平均降水量的計(jì)算方法主要有：算術(shù)平均法、等值線圖法、泰森多邊形法和網(wǎng)格法。 對于平原區(qū),在站點(diǎn)分布均勻的情況下，可采用算術(shù)平均法。 對于山丘區(qū),在降水量變化較大的情況下，可采用泰森多邊形法，等值線圖法。 對其他類型的區(qū)域，可選用泰森多邊形法和網(wǎng)格法。

3.1.3 降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算

(1)降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算，按水資源三級、四級和地級行政區(qū)劃分，分3 類計(jì)算1956～2000年、1956～1979 年、1971～2000 年和1980～2000 年系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以及不同頻率的年降水量。

(2)降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算，要計(jì)算實(shí)測多年平均連續(xù)最大4 個月降水量占全年降水量的百分比。

(3)降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算，選取一個或多個月資料齊全的雨量代表站，分析計(jì)算不同頻率典型年的降水量月分配值。

(4)降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算，選取觀測資料在60 年以上的長系列站資料，計(jì)算長系列站資料的統(tǒng)計(jì)參數(shù)及不同頻率的年降水量。

(5)降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)、特征值計(jì)算，要計(jì)算各種分區(qū)同步期年降水量系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)和不同頻率的年降水量。

3.2 降水量統(tǒng)計(jì)參數(shù)的確定

(1)年降水量均值計(jì)算：用算術(shù)平均法確定。

(2)離差系數(shù)Cv 值計(jì)算：用適線法確定。

(3)Cs/Cv 值，可選用2.0。

3.3 降水量等值線圖繪制要求

（1）選擇資料較全、質(zhì)量好、系列完整、面上分布均勻、能反映地形變化影響的雨量站，作為繪制等值線圖的主要依據(jù)， 將多年平均年降水量均值分別按要求繪制在工作圖上。

（2）按標(biāo)準(zhǔn)繪制1956～2000 年降水量變差系數(shù)等值線圖，并分析年降水量的地區(qū)分布規(guī)律，為政府和相關(guān)用戶提供決策依據(jù)。

4 降水量分析及資料檢查

4.1 降水量系列代表性分析

降水量資料整編，要選擇長系列站進(jìn)行降水量代表性分析，評價1956～2000 年和1980～2000 年同時期年降水量的豐、枯情況，分析不同系列長度統(tǒng)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定性，了解多年系列豐枯周期變化情況，為降水量資料插補(bǔ)延長提供參考依據(jù)。

1）降水量資料系列代表性分析站點(diǎn)的選擇。 選用的雨量站資料要具有地區(qū)代表性、可靠性、一定的精度、較長的觀測資料系列等條件，能反映自然條件下的降水分布規(guī)律。

2）降水量資料系列代表性分析的內(nèi)容。（1）分析年降水量年際變化。包括：豐枯周期、連豐連枯、極值比等，選取60 年以上降水資料的長系列雨量站。 通過長短系列的特征值、 不同頻率年降水量和豐枯年數(shù)組成的對比分析，對60 年以上的長系列、1956～2000年的45 年系列和1980～2000 年的21 年系列共計(jì)3個系列的代表性進(jìn)行評價。（2）分析流域三級、四級、地級行政分區(qū)情況， 研究各不同年代降水量平均值的變化趨勢。 （3）分析同步系列的代表性，并分析不同時段各分區(qū)降水量的變化趨勢。

3）降水量資料系列代表性的分析方法。 首先選擇60 年以上的長系列雨量站作為分析的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，然后計(jì)算不同時段系列的均值和Cv 值，與長系列計(jì)算值比較，分析不同時段系列參數(shù)的穩(wěn)定性，也可通過繪制長系列站年降水量過程線， 分析不同時段系列豐枯交替變化規(guī)律，評定其代表性。降水量資料系列代表性的分析步驟如下：（1）降水量資料累計(jì)平均計(jì)算分析系列的穩(wěn)定性。（2）通過差積曲線分析降水量資料系列的變化規(guī)律。（3）通過降水量曲線滑動平均計(jì)算，分析周期規(guī)律。（4）從降水量資料豐枯數(shù)據(jù)中，進(jìn)行系列代表性分析。 降水量系列資料代表性的好壞，不僅取決于降水量系列長度，而且還取決于系列中的豐枯時段是否均衡。若系列包含的豐水期過長，系列就會偏豐；反之，枯水期過長，系列就會偏枯。一個較好的降水量系列，其豐枯時段應(yīng)當(dāng)大致均衡。

4.2 降水量年內(nèi)分配及年代變化分析

（1）降水量年內(nèi)的分配特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)實(shí)測多年平均降水量連續(xù)最大4 個月占全年降水量的百分比和相應(yīng)發(fā)生月份，以反映年降水量的集中程度和相應(yīng)發(fā)生的月份。 在此基礎(chǔ)上，對不同降水類型區(qū)域，分區(qū)選擇代表站，統(tǒng)計(jì)不同典型年降水的月分配特征，以揭示年內(nèi)各月及其在地區(qū)上的變化。 選取連續(xù)最大4個月的降水量，推求其占多年平均降水量的百分比，并繪制等值線圖。

（2）降水量年代的變化規(guī)律。 分析20 世紀(jì)50、60、70、80、90 年代水資源分區(qū)和行政分區(qū)年降水量的均值及其變化趨勢，分析其自然變化規(guī)律。

4.3 對降水量資料的合理性檢查

對降水量資料的合理性檢查主要有對降水量等值線圖的合理性檢查和對面降水量成果的合理性檢查兩項(xiàng)。

（1）對降水量等值線圖的合理性檢查。 檢查降水量等值線圖的分布、走向、彎曲等是否符合一般規(guī)律。從氣候、地形、地理位置等因素，對等值線圖進(jìn)行合理性檢查，檢查其分布、走向、彎曲情況是否符合該區(qū)域的變化特點(diǎn)，降水量高、低值區(qū)域分布是否合理，及時發(fā)現(xiàn)問題，并審查有關(guān)參數(shù)是否存在問題。分析降水量與高程變化關(guān)系是否有異常情況。 檢查降水量等值線圖中是否有異常數(shù)據(jù)，并分析異常數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因。 與鄰近省份和相關(guān)流域的等值線圖進(jìn)行對照，看等值線圖的走向是否互相銜接。

（2）對面降水量成果的合理性檢查。 查找鄰近省份和相關(guān)流域代表性資料，把面降水量成果與鄰近省份和相關(guān)流域的成果進(jìn)行對照，看是否互相銜接。

5 結(jié)語

提出開封市降水評價標(biāo)準(zhǔn)和程序，爭取原始觀測資料收集，要求雨量代表站的降水資料具備真實(shí)、質(zhì)量好、系列長、面上分布均勻等特征。 科學(xué)選用雨量計(jì)算參數(shù)，以便滿足精度要求，使雨量資料編制規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。

[1] 梁學(xué)田.水文學(xué)原理[M]. 北京：水利水電出版社，1992.6：40-50.

[2] 胡方榮、侯宇光.水文學(xué)原理[M]. 北京：水利水電出版社，1988.6：26.

[3] 鄧先俊.陸地水文學(xué)[M] .北京：水利水電出版社，1985.11：104-105.