陽(yáng)山縣1971—2020年降水特性分析

何際斌

（廣東省水文局清遠(yuǎn)水文分局，廣東 清遠(yuǎn) 511599）

0 引言

陽(yáng)山縣位于廣東省西北部、清遠(yuǎn)市中部，面積3418 km2，地處南嶺山脈南麓，連江中游，屬粵北山區(qū)地帶，地形復(fù)雜，總體地形為南、北高峻，并以單斜山地不規(guī)則地由兩端向腹地傾斜，形成中間低緩，四周較高的船形地貌。境內(nèi)大小河流眾多，河流落差大，主要河流有連江干流、青蓮水、七拱河、洞冠水、廟公坑等。1971—2020年陽(yáng)山縣發(fā)生了多場(chǎng)次洪水，比較大的年份有1972、1973、1982、1994、1996、1997、2006、2012、2013、2014 和2015 年。同時(shí)也有一些干旱年份，如1977、1983、1985、1988、1989、1991、1999、2003、2007 和2020 年。水旱災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)氐娜嗣裆?、社?huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生很大影響。分析研究當(dāng)?shù)囟嗄杲涤昵闆r，對(duì)當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)防洪抗旱、人民生活、水資源管理規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展以及保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。

1 研究資料和方法

1.1 研究資料

選取1971—2020 年陽(yáng)山縣境內(nèi)13 個(gè)代表雨量站的降水資料。選取的雨量站點(diǎn)分別為：九龍坪、扶村、黃麖塘、小江、陽(yáng)山、太平（陽(yáng)山）、隔水、杜步、上洞、東坑坪、大陂、曹田坑、青蓮。各站點(diǎn)分布在全縣各地，附近都具有代表的相關(guān)河流（見(jiàn)圖1），對(duì)研究全縣整體降雨具有很好的代表性。

圖1 陽(yáng)山縣雨量站點(diǎn)分布圖

1.2 降雨類(lèi)別分類(lèi)

按照《降雨量觀測(cè)規(guī)范》（SL 21-2015）及廣東省降雨強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，日降水量以08 時(shí)為日分界，即從昨日08 時(shí)至今日08 時(shí)的降水量為昨日降水量，日降雨量大于等于50 mm 統(tǒng)計(jì)為一個(gè)暴雨日，大于等于100 mm統(tǒng)計(jì)為一個(gè)大暴雨日，大于等于250 mm統(tǒng)計(jì)為一個(gè)特大暴雨日。

1.3 研究方法

主要運(yùn)用了數(shù)據(jù)線性趨勢(shì)法、相關(guān)系數(shù)法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等研究方法，對(duì)陽(yáng)山縣1971—2020年的雨量資料按年、月、日以及暴雨極值等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[1，2]。

數(shù)據(jù)線性趨勢(shì)法是對(duì)觀察期的時(shí)間序列資料表現(xiàn)為近似一直線時(shí)采用的一種預(yù)測(cè)方法[2]。

相關(guān)系數(shù)法是通過(guò)在坐標(biāo)軸上繪制兩個(gè)變量的散點(diǎn)圖，利用樣本相關(guān)系數(shù)推斷總體兩個(gè)變量是否相關(guān)，描述了兩個(gè)變量間的聯(lián)系緊密程度。計(jì)算公式如下：

相關(guān)系數(shù)R越接近1，說(shuō)明二者的擬合相關(guān)程度越好[2]。

數(shù)理統(tǒng)計(jì)法主要是利用樣本的平均數(shù)、最大最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、均方等有關(guān)統(tǒng)計(jì)量來(lái)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有關(guān)分析研究得到所需結(jié)果的一種科學(xué)方法[2]。

2 年降雨分析

2.1 1971—2020年年降雨情況

根據(jù)廣東省水文局雨量站實(shí)測(cè)資料，陽(yáng)山縣13個(gè)代表雨量站1971—2020年年降雨情況見(jiàn)表1。

表1 陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨量統(tǒng)計(jì)表mm

注：隔水站1977年設(shè)立，青蓮站由1974年恢復(fù)測(cè)量。

根據(jù)13個(gè)代表雨量站資料，通過(guò)算術(shù)平均法計(jì)算陽(yáng)山縣各年降雨量，繪制全縣年降雨量變化趨勢(shì)圖（見(jiàn)圖2）。

圖2 陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨量變化趨勢(shì)圖

由表1可知，陽(yáng)山縣1971—2020年平均年降雨量為1 756.0 mm，其中1973 年降雨量最大，為2 549.2 mm，1991年降雨量最小，為1 182.8 mm。結(jié)合圖1，全縣降雨呈現(xiàn)上洞—東坑坪—陽(yáng)山—隔水—太平（陽(yáng)山）為主線，分別向北部和南部減少的情況，即中間多兩邊少，與該縣的地形密切相關(guān)。

陽(yáng)山縣1971—2020 年年降雨極值情況見(jiàn)表2，按流域劃分統(tǒng)計(jì)該縣不同地區(qū)降雨情況見(jiàn)表3，按10年一個(gè)時(shí)期分析降雨量變化情況見(jiàn)表4。

表2 陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨量極值情況

表3 陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨量分流域統(tǒng)計(jì)表mm

表4 陽(yáng)山縣1971—2020年10年期降雨情況統(tǒng)計(jì)表mm

由表1～4 以及圖2 分析，1971—2020 年陽(yáng)山縣降雨特點(diǎn)如下：①年降雨量年際變化大，最大年降雨值是最小年降雨值的2.2 倍，最大年降雨值大于平均值45.2%，最小年降雨值小于平均值32.6%；②降水空間分布不均勻，青蓮水、七拱河總體降雨較多，連江（干流中游，含廟公坑）、洞冠水（中下游）總體降水較少，結(jié)合地形及站點(diǎn)分布情況，可以得出降雨較多的地方主要為河流中上游地區(qū)，在迎風(fēng)坡的位置且海拔較高，極易形成降雨，隔水、上洞和東坑坪3 個(gè)站點(diǎn)年平均降雨量超過(guò)2000 mm；③從年降水趨勢(shì)線來(lái)看，陽(yáng)山縣降雨總體隨著時(shí)間的推移呈現(xiàn)逐漸增多的情況；④在20 世紀(jì)70 年代初期、20 世紀(jì)90 年代中期、21 世紀(jì)00 年代中期以及近10 年來(lái)都出現(xiàn)了降雨高峰期，降雨較多的年份有1973 年（2 549.2 mm）、2016 年（2 424.4 mm）、2015年（2 359.5 mm）、1994年（2 334.1 mm）、2006年（2 320.4 mm）；⑤在80 年代后期90 年代初期，21 世紀(jì)00年代初期出現(xiàn)一個(gè)降雨低值期，降雨較少的年份有1991 年（1 182.8 mm）、1989 年（1 249.1 mm）、1986年（1 256.3 mm）和2004年（1 278.7 mm）。

2.2 年降雨天數(shù)

陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨天數(shù)情況見(jiàn)圖3。

圖3 陽(yáng)山縣1971—2020年年降雨天數(shù)走勢(shì)圖

統(tǒng)計(jì)陽(yáng)山縣1971—2020 年年降雨天數(shù)可以得知：①1971—2020 年陽(yáng)山縣平均年降雨天數(shù)為143 d，接近全年天數(shù)的四成，總體降雨天數(shù)較多，密度較大。②陽(yáng)山縣的降雨天數(shù)呈現(xiàn)隨著時(shí)間變化而逐漸增多的情況。③降雨天數(shù)最多的年份是2012年（183 d，全年平均每2 d 就有一次降雨），比多年平均降雨天數(shù)多40 d；降雨天數(shù)最少的年份是1971 年（112 d），比多年平均降雨天數(shù)偏少31 d；降雨天數(shù)最多比最少多71 d。④1971—2020 年陽(yáng)山縣出現(xiàn)過(guò)幾個(gè)降雨天數(shù)高峰期，分別是20 世紀(jì)70年代中期和近10 年，降雨天數(shù)較多的年份有2012年（183 d）、2015年（177 d）、1975年（171 d）、2016年（164 d）、2019年（163 d）、2018年（160 d）；同時(shí)也出現(xiàn)了幾個(gè)降雨天數(shù)低值期，分別是20 世紀(jì)70 年代初期、20 世紀(jì)80 年代末和90 年代初期、21 世紀(jì)初期，降雨天數(shù)比較少的年份有1971年（112 d）、2004年（119 d）、2003年（121 d）、1990年（121 d）、1986年（121 d）、1992年（122 d）。

3 月降雨分析

陽(yáng)山縣1971—2020年月平均降雨情況（見(jiàn)圖4）。

圖4 1971—2020年陽(yáng)山縣月平均降雨統(tǒng)計(jì)

由圖4 可知：①陽(yáng)山縣1971—2020 年降雨呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的單峰型分布形狀，降雨主要集中在3～8月，占全年降雨總量的78%。②4～6 月受西南季風(fēng)等影響，降雨最多；7～8月受熱帶氣旋影響，降雨較多；1～2月、10～12月天氣比較干旱，降雨較少。③年內(nèi)降雨兩極分化嚴(yán)重，最多降雨月份降雨量（5月317.1 mm）是最少降雨月份降雨量（12月44.9 mm）的7倍。

4 日降雨分析

4.1 日平均降雨

陽(yáng)山縣1971—2020 年有降雨日子的日平均雨量情況見(jiàn)圖5。

圖5 陽(yáng)山縣1971—2020年日平均降雨圖

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，陽(yáng)山縣1971—2020年有降雨日子的日平均雨量為12.3 mm，最大日平均降雨出現(xiàn)在1994年為16.6 mm，最小日平均降雨出現(xiàn)在1991 年為9.6 mm，最大是最小的1.73倍。由圖5可知，陽(yáng)山縣日平均雨量呈緩慢增加的趨勢(shì)，在20 世紀(jì)70 年代初期和90年代中期、21世紀(jì)00年代和10年代都有高值發(fā)生。

4.2 日最大降雨

陽(yáng)山縣1971—2020年日最大降雨情況見(jiàn)圖6。

圖6 陽(yáng)山縣1971—2020年日最大降雨圖

由圖6可知，陽(yáng)山縣1971—2020年平均日最大降雨量為175.2 mm，其中排位前二的日最大降雨有2006 年的362.9 mm 和1982 年的360.7 mm。同時(shí)，由趨勢(shì)線可知，日最大降雨也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，說(shuō)明陽(yáng)山縣的降雨強(qiáng)度也在逐漸加大，出現(xiàn)單日更大日最大降雨的概率也在逐漸加大。

5 暴雨分析

5.1 暴雨天數(shù)走勢(shì)

陽(yáng)山縣1971—2020 年日降雨量不小于50 mm（暴雨量）的天數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖7。

圖7 陽(yáng)山縣1971—2020年暴雨天數(shù)走勢(shì)圖

由圖7可知，暴雨天數(shù)在逐步增多，而且增加的幅度也較大。特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，暴雨天數(shù)頻次加大。暴雨天數(shù)出現(xiàn)較多的年份有1973年（11.5 d）、1994年（9.8 d）、2010年（9.3 d）和2016年（10.8 d）。

5.2 暴雨日數(shù)與年降雨量的關(guān)系

將陽(yáng)山縣1971—2020 年暴雨天數(shù)與年降雨量繪制在同一個(gè)坐標(biāo)軸（見(jiàn)圖8），通過(guò)數(shù)學(xué)相關(guān)系數(shù)法分析它們的相關(guān)程度（見(jiàn)圖9），可以看出暴雨天數(shù)與年降雨量走勢(shì)基本一致，兩者的相關(guān)系數(shù)R為0.8 674，相關(guān)關(guān)系顯著[1]。說(shuō)明陽(yáng)山縣降雨多的年份，出現(xiàn)暴雨的概率也大。

圖8 陽(yáng)山縣1971—2020年暴雨天數(shù)與年降雨量圖

圖9 陽(yáng)山縣1971—2020年暴雨天數(shù)與年降雨量相關(guān)關(guān)系圖

5.3 月暴雨天數(shù)分布情況

陽(yáng)山縣1971—2020 年逐月暴雨天數(shù)分布情況見(jiàn)表5。

表5 陽(yáng)山縣1971—2020年逐月暴雨天數(shù)分布情況

由表6 可知，全年暴雨天數(shù)主要集中發(fā)生在5月和6 月，占全年的42.8%。這和逐月平均雨量的分布基本一致，說(shuō)明降雨多的月份，出現(xiàn)暴雨的概率也大。

5.4 極值分析

陽(yáng)山縣1971—2020年日降雨量超過(guò)250 mm站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表7。由表7 可知：①陽(yáng)山縣1971—2020年出現(xiàn)單日特大暴雨的情況一共發(fā)生11d/站次，極值暴雨多發(fā)頻發(fā)。②隔水、九龍坪兩站分別發(fā)生3 d/站次的極值暴雨，說(shuō)明該兩站附近區(qū)域的自然災(zāi)害形勢(shì)比較嚴(yán)峻。③由2006 年7 月、1982 年5 月特大暴雨引發(fā)的極值暴雨站點(diǎn)分別有3 個(gè)，從側(cè)面說(shuō)明了兩場(chǎng)暴雨對(duì)陽(yáng)山縣的影響程度。④單日超過(guò)300 mm 有3 d/站次，東坑坪日最大降雨達(dá)362.9 mm，超200 a 一遇；隔水日最大降雨達(dá)360.7 mm，超200 a一遇；九龍坪日最大降雨達(dá)305.6 mm，接近50 a一遇。

表7 陽(yáng)山縣1971—2020年日降雨量超250 mm站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語(yǔ)

（1）陽(yáng)山縣1971—2020 年年平均降雨量為1 756.0 mm，年降雨量年際變化大，降水空間分布不均勻，年降雨量總體呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)；全年平均降雨天數(shù)為143 d，降雨密度較大，而且降雨天數(shù)也呈現(xiàn)隨著時(shí)間變化而逐漸增多的情況。

（2）日平均降雨和日最大降雨都呈現(xiàn)逐漸增大的情況。隨著時(shí)間的變化，陽(yáng)山縣暴雨天數(shù)逐漸走高，暴雨日數(shù)又與年降雨量密切相關(guān)，降雨量多的年份，暴雨天數(shù)也相應(yīng)的增多，尤其在5～6月，出現(xiàn)暴雨的概率更大。

（3）3～8月是全年降雨的集中期，4～6月降雨最多，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)需要密切關(guān)注城鎮(zhèn)防洪和鄉(xiāng)村山洪地質(zhì)災(zāi)害防御。收集到了陽(yáng)山縣極值暴雨發(fā)生頻率較高的站點(diǎn)，相關(guān)部門(mén)可對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)防御。