桃河陽泉站降水量代表性和變化特性分析

程 俊

（陽泉市水文水資源勘測分局，山西 陽泉 045000）

1 陽泉站基本情況

桃河屬于海河流域子牙河水系，陽泉水文站是桃河上的控制站，于1955年6月創(chuàng)建，集水面積490 km2，上游主河道長44 km，是陽泉市重要水文站。其收集積累的各項水文資料，為陽泉市區(qū)的河道治理、水資源開發(fā)利用、水工程興建及防汛抗旱等提供了科學(xué)依據(jù)。

2 陽泉站年降水量系列代表性分析

評價陽泉站年降水量不同長度系列的代表性，首先要看系列長度，系列越長，在統(tǒng)計上就更接近于陽泉站降水量的總體情況，再看系列本身的豐枯結(jié)構(gòu)和統(tǒng)計參數(shù)是否與長系列一致。

將陽泉站現(xiàn)有的1956年—2016年共61年的降水量資料系列作為長系列，按照山西省現(xiàn)有的兩次水資源評價系列，將長系列在1980年、2000年分開，形成1956年—1979年、1980年—2016年、1956年—2000年、1980年—2000年、1956年—2016年五個統(tǒng)計年限作為進(jìn)行代表性分析的降水量系列。對各系列的統(tǒng)計參數(shù)進(jìn)行計算，包括陽泉站年降水量均值、變差系數(shù)Cv、偏態(tài)系數(shù)Cs，并統(tǒng)計各系列的豐枯情況，通過各系列統(tǒng)計參數(shù)和豐枯情況的對比（表1），分析各系列的代表性。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可看出，1956年—1979年降水偏多，相對長系列偏多5.4%；1980年—2016年、1980年—2000年降水偏少，相對長系列分別偏少3.5%和7.2%；1956年—2000年降水與長系列接近，相對長系列偏少0.5%。通過對比各系列統(tǒng)計參數(shù)和豐平枯分布情況，1956年—2000年的豐平枯分布與長系列分布更為接近，各項統(tǒng)計參數(shù)與長系列基本一致，因此陽泉站年降水量1956年—2000年系列代表性較好。

表1 陽泉站各系列統(tǒng)計參數(shù)及豐枯情況對比表

3 陽泉站降水量的年內(nèi)分配

陽泉站屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季多風(fēng)沙、夏秋季節(jié)多雨，冬季干寒，夏季氣溫最高時，也是降水量最大、最集中的時期。降水量在年內(nèi)各季節(jié)分配極不均勻。陽泉站多年降水量年內(nèi)分配見圖1。

圖1 陽泉站多年降水量年內(nèi)分配圖

經(jīng)分析可得出陽泉站降水年內(nèi)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、8兩月，占年降水量的50.1%；冬季干旱，12月至次年2月的3個月降水量僅占年降水量的2.7%；降水量年內(nèi)分配在各年份之間存在較大差異。其中1995年汛期降水量573.4 mm，占全年降水量的93.69%；1991年汛期雨量為200.1 mm，僅占全年降水量47.02%。

4 陽泉站降水量的年際變化

陽泉站降水量年際變化大，豐、枯懸殊。1963年和1972年分別出現(xiàn)最大和最小年降水量，降水量極值為833.0 mm和220.4 mm，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。從陽泉站降水量過程線（圖2）來看，年降水量在長系列上呈現(xiàn)下降趨勢。長系列中，年降水量極大值和極小值均出現(xiàn)在1980年之前，近年來年際最大變幅呈減小趨勢。

圖2 陽泉站多年降水量過程線圖

5 陽泉站降水量的周期性分析

陽泉站降水量年際間的豐枯變化情況可以用陽泉站年降水量的模比差積曲線反映。由陽泉站年降水量模比系數(shù)差積曲線圖（圖3）可看出，陽泉站的降水具有一定的變化規(guī)律，主要表現(xiàn)為豐枯交替。從1956年開始總體呈現(xiàn)下降趨勢，為枯水期；最低點(diǎn)出現(xiàn)在1967年，然后整體呈現(xiàn)上升趨勢，為豐水期；最高點(diǎn)出現(xiàn)在2005年，然后再次整體呈現(xiàn)下降趨勢，為枯水期。變化周期約為80年，期間有小周期變化。

圖3 陽泉站年降水量模比系數(shù)差積曲線圖

將1956年—2016年陽泉站逐年降水量序列分別取3年和5年的滑動長度，計算其滑動平均值，得到的新序列因平均作用使隨機(jī)起伏一定程度上減小，曲線會更加平滑，顯示出整體變化的趨勢。用平均后的新序列分別繪制陽泉站年降水量3年和年滑動平均曲線（圖4，圖5）。由圖4可以看出較明顯的5~6年的降水量豐枯變化周期；由圖5可以看出較明顯的11年左右周期。

圖4 陽泉站年降水量3年滑動平均曲線圖

圖5 陽泉站年降水量5年滑動平均曲線圖

水文氣象的變化過程在很多情況下與太陽的活動有關(guān)。而太陽活動是有周期性的，其存在80年左右的世紀(jì)周期和11年的太陽黑子周期。本文分析得出的降水量周期恰好與其相吻合。

6 結(jié)論

通過分析對照，發(fā)現(xiàn)1956年—2000年系列在統(tǒng)計參數(shù)和豐枯分布情況上與長系列比較接近，相對其他統(tǒng)計時段有較好代表性。因此在應(yīng)用陽泉站水文資料時可以選擇1956年—2000年的資料，有條件的要選擇盡可能長系列的資料。

經(jīng)分析，陽泉站降水量變化特性主要為：年內(nèi)分配不均，年際變化大，豐枯水年交替變化，具有較明顯的周期性。