利用累積降水量分析遼寧省汛期分期

丁陽

（遼寧省水文局，遼寧 沈陽 110003）

1 累積降水量代替場(chǎng)次降水量可行性分析

一般而言，場(chǎng)次降水是對(duì)一定流域來定義的。對(duì)單站來說，場(chǎng)次降水難以劃分。不劃出場(chǎng)次降水，想通過降水對(duì)汛期分期進(jìn)行研究就無法實(shí)現(xiàn)。只有構(gòu)成產(chǎn)流的場(chǎng)次降水與汛期才能密切相關(guān)。以2010年丹東地區(qū)草河站日降水量為例，全年降水天數(shù)135 d，5—9月降水天數(shù)86 d，最長的連續(xù)降水日為15 d。由此可見，按日雨量劃分場(chǎng)次降水，不符合實(shí)際情況。

根據(jù)遼寧省的實(shí)際情況得知，在遼寧省不論是東南部、中北部還是西部地區(qū)，一場(chǎng)洪水的造峰雨24 h都可以降完，此外很多造峰雨都是后半夜開始降，第二天上午接近完成，而日降水量年鑒整編資料是從8時(shí)到8時(shí)為分界線，因此選擇連續(xù)兩日累積降水量作為指標(biāo)，代替場(chǎng)次降水具有代表性。如果場(chǎng)次降水一天內(nèi)完成，很顯然也包含在連續(xù)兩日累積降水量指標(biāo)中。

2 研究中的應(yīng)用

2.1 累積降水量與汛期起止的關(guān)系

夏初時(shí)，在遼寧省的東南部地區(qū)，當(dāng)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm時(shí)，結(jié)合前期的土壤含水量，根據(jù)蓄滿產(chǎn)流的原理，該地區(qū)就可能產(chǎn)生洪水，就預(yù)示著汛期的開始。（見表1）

夏初時(shí)，在遼寧省的西部及中北部地區(qū)，當(dāng)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm時(shí)，根據(jù)超滲產(chǎn)流的原理，該地區(qū)就可能產(chǎn)生洪水，也預(yù)示著汛期的開始（見表2，表3）。

表1 東南部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm與產(chǎn)流對(duì)比

表2 西部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm與產(chǎn)流對(duì)比

3 汛期起止時(shí)間分析

1）分析方法。根據(jù)基于降水要素的汛期分期概念：汛期（主要指伏秋大汛）的起止時(shí)間，可以用能使該地區(qū)河道中形成明顯徑流的場(chǎng)次降水出現(xiàn)的時(shí)間來反映。選擇單站連續(xù)兩日累積降水量作為指標(biāo)，代替單站場(chǎng)次降水。選西部地區(qū)、中北部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于40 mm系列；東南部地區(qū)連續(xù)兩日累積降水量大于50 mm系列，作為樣本，因?yàn)樵摌颖緲?gòu)成產(chǎn)流。在單站各自所屬的系列中，找出歷年開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。利用模糊集理論對(duì)單站歷年開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間系列進(jìn)行分析，確定單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間，各區(qū)域汛期起止時(shí)間通過區(qū)域內(nèi)單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間的外包線來確定。

表3 中北部地區(qū)連續(xù)兩日降水累計(jì)大于40 mm與產(chǎn)流對(duì)比

2）模糊集理論分析單站汛期的開始與結(jié)束。采用模糊理論進(jìn)行單站汛期分期。按照模糊理論把汛期作為一年時(shí)間論域T中的一個(gè)模糊子集{A}，非汛期亦是一個(gè)模糊子集{A-}，用隸屬函數(shù)Ua（t）來描述在時(shí)刻 t（t∈T）隸屬于汛期的程度，用Ua-（t）描述隸屬于非汛期的程度。

就單站多年系列而言，隸屬函數(shù)等于隸屬于某一時(shí)刻t的樣本（年份數(shù)）占總樣本（單站統(tǒng)計(jì)年數(shù)）的比率。隸屬函數(shù)的取值范圍：0≤Ua（t）≤1，0≤Ua-（t）≤1。

隸屬函數(shù)Ua（t）確定汛期的開始與結(jié)束原則為：選擇Ua（t）=0.2處對(duì)應(yīng)的時(shí)間，即為該站汛期的開始時(shí)間與結(jié)束時(shí)間。即單站20%的年份進(jìn)入汛期，認(rèn)為該站進(jìn)入汛期。以荒溝站為例，隸屬函數(shù)見圖1。

圖1 荒溝站歷年連續(xù)兩日累積降水量大50 mm隸屬度

這樣荒溝站汛期的開始時(shí)間為5月28日；結(jié)束時(shí)間為9月8日。以此類推，統(tǒng)計(jì)分析完120個(gè)代表站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間。各區(qū)域汛期起止時(shí)間通過區(qū)域內(nèi)單站汛期的開始與結(jié)束時(shí)間的外包線來確定。