2016年黄河十大孔兑及河龙区间降水特性分析

党素珍　闫双荣　董国涛　张文鸽　殷会娟

摘要：利用2016年黄河上游十大孔兑区域及中游河龙区间305个雨量站的逐日降水量资料，将降水分为中雨、大雨、暴雨和大暴雨等量级，分析了2016年河龙区间及十大孔兑年降水量和不同量级降水量的空间分布特征，以及与多年平均降水量的对比情况。结果表明：①2016年研究区面平均降水量为622.1 mm，为1966年以来最大年降水量;汛期降水量、中雨、暴雨、大暴雨雨量分别为454.7、452.5、131.5、53.4 mm，均為1966年以来最大值;大雨雨量为249.8 mm，为仅次于2013年的第二大值。②2016年研究区年降水量、汛期降水量以及不同量级降雨量均较多年均值偏丰，其中量级降水量偏丰程度更大。③降水量较大的区域集中在河龙区间中北部，大暴雨主要集中在秃尾河、佳芦河及其黄河对岸的区域，以及吴堡水文站附近区域和十大孔兑中的西柳沟和罕台川。

关键词：时空分布特征：降水：十大孔兑：河口镇一龙门区间：黄河：2016年

中图分类号：P333;TV882.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn。1000-1379.2019.03.003

1 引言

降水是水循环的主要组成部分，直接影响区域水量平衡，诱发洪涝、干旱等自然灾害，同时也是造成水资源时空分布不均的主要因素之一，其年内和年际变化会对当地社会经济及生产生活产生重要影响，给水资源管理带来新的问题和挑战[1-2]。IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）第5次评估报告（ AR5）显示1880-2012年全球地表多年平均气温升高了0.85℃[3]。全球气温升高将影响整个水循环过程，导致降雨分布、地表径流、洪涝灾害频率等发生改变[4]。在全球气候变化和人类活动等因素共同影响下，降雨特性的变化可能对流域产流产沙以及生态环境产生深刻的影响5。

本文选取黄河中游河口镇至龙门区间（以下简称河龙区间）以及黄河上游十大孔兑上中游地区为研究区，该区域是流域内水土流失最严重的地区和粗泥沙集中来源区，同时也是黄河中游三大暴雨洪水来源区之一[6]。已有不少学者开展了该区域长序列降水量变化的相关研究，如：康玲玲等[7]基于1955-1995年的降水数据分析了河龙区间降水的时空分布特点：罗琳等[5]选取河龙区间吴堡以上有岸的5条支流为研究区，基于74个雨量站点1980-2009年的日降雨和汛期降雨摘要数据，分析了区域内汛期降雨的变化特性：刘晓燕等[8]基于1966-2014年黄河潼关以上主要产沙区604个雨量站的逐日降水量资料，分析了研究区域内不同雨强年降水总量和大暴雨发生频次等降水因子的变化。

2016年8月14日和16日，黄河干流吴堡附近区域发生了两次强降水过程，8月17-18日，河龙区间北部局部暴雨，8月11-14日和16-18日鄂尔多斯市发生了两次大范围强降水过程。其中吴堡站最大th降水量达到72.0 mm，西柳沟流域敖包湾站次雨量达到210.0 mm。因此，本文重点分析2016年研究区降水量的时空分布特征，以有助于掌握区域降水特性，并对流域暴雨洪水和黄河水沙变化研究起到参考作用。

2 研究区及数据

2.1 研究区介绍

研究区范围见图1。

河龙区间黄河干流长723 km，流域面积大于1 000 km2的支流有21条，主要支流有黄河右岸的皇甫川、孤山川、窟野河、佳芦河、无定河、清涧河、延河等，左岸的浑河、偏关河、朱家川、岚漪河、蔚汾河、清凉寺沟、湫水河、三川河、屈产河、昕水河等。河龙区间多沙区面积为7.16万km2，占黄河流域多沙区总面积的60.1%，占河龙区间集水面积的64.2%[9]。十大孔兑（孔兑为蒙语“山洪沟”的音译）为发源于鄂尔多斯高原北缘，穿越库布齐沙漠进入黄河干流的10条小支流，白西向东依次为毛不拉孔兑、卜尔色太沟、黑赖沟、西柳沟、罕台川、壕庆河、哈什拉川、木哈尔河、东柳沟、呼斯太河。十大孔兑流域属温带大陆性气候区，干旱少雨，降雨主要以暴雨形式出现，易产生峰高量少、陡涨陡落的高含沙量洪水[10]。

2.2 数据资料

选取研究区内305个雨量站（见图1）2016年逐日降水量进行分析，其中76个雨量站仅有5-10月的日降水量数据。本文采用全部雨量站的观测数据对汛期降水量和量级降水量进行分析，选用具有全年降水资料的雨量站观测资料对年降水量的时空分布特征进行分析。考虑到降水因子对研究区产流产沙的影响特征，本文选取的降雨因子包括年降水量、汛期降水量以及量级降水量。其中量级降水量指雨量站日降水量分别大于10、25、50、100 mm的年降水总量，分别将其定义为中雨、大雨、暴雨和大暴雨，并分别用PlO、P25、P50和P100表示，单位为mm。量级降水量不仅反映了降水总量对产流产沙的影响，而且体现了降水强度对区域产流产沙的影响[11]。各雨量站和流域的汛期降水量为每年6-9月的降水量之和，用P6-9表示，单位为mm。流域面平均降水量根据各雨量站控制面积进行加权平均求得。

3 降水特性分析

3.1 研究区年降水量及量级降水量

3.1.1 年降水量

1966-2016年研究区年降水量变化过程见图2。

由图2可知：近51 a来研究区多年平均降水量为423.2 mm，年降水量最大值为2016年的622.1 mm，最小值为1999年的270.3 mm;进入21世纪以来，研究区降水量整体较多年平均值偏丰，2000-2016年研究区多年平均降水量为465.6 mm，降水量较大的年份有2003年、2007年、2012年、2013年和2016年，其中2016年降水量最大，2013年次之：1966-2016年降水量最大的Sa中，有4a发生在2000年之后。

3.1.2 量级降水量

1966-2016年研究区P10、P25、P50、P100的多年均值分别为251.4、128.3、40.1、5.4 mm。由图3可知，除P，.之外，2016年研究区不同量级降水量均为1966年以来最大值，P25为仅次于2013年的第二大值。

2016年研究区年降水量、汛期降水量、P10、P25、P50和Pl0O与相应的多年平均值相比均偏丰（见表1），特别是量级降水量偏丰程度更大。年降水量和汛期降水量偏丰程度接近，分别较多年平均值偏丰47.0%、46.0%，P10、P25分別较多年均值偏多80.0%、94.7%，P50和Ploo分别约为多年均值的3倍、10倍。由此可见，2016年研究区不仅年降水量大，而且大暴雨和特大暴雨也比较集中。

3.2 降水量年内变化

3.2.1 降水量年内分配过程

由表2可知：年内降水量主要集中在5-10月，占年降水量（ 622.1 mm）的93.2%，汛期（6-9月）降水量占年降水量的72.7%;7月降水量最大，为188.4 mm，占年降水量的30.3%;8月次之，占年降水量的22.3%;1月降水量最小，仅有0.5 mm。

3.2.2 主要降水过程

8月14日，陕西佳县、吴堡和山西临县一带降大到暴雨，清凉寺沟杨家坡站1 h最大降水量达48.2mm;8月16日黄河干流吴堡附近区域突降暴雨，吴堡站、三川河后大成站1 h最大降水量分别达72.0、63.8mm，4h累计降水量分别为110.4、128.6 mm;8月17-18日，河龙区间北部局部暴雨，纳林川流域沙圪堵站和刘家塔站次累计降雨量分别为144.2、126.0 mm，但黄河干流龙门站实测最大洪峰流量为3 110 m3/S，未发生流域性洪水。

鄂尔多斯市在8月11-14日和16-18日发生了两次大范围强降水过程。第一次降水过程中纳林川流域沙圪堵站累计降水量为147.0 mm，窟野河流域转龙湾站累计降水量为102.0 mm。第二次降水过程中西柳沟流域敖包湾站次雨量为210.0 mm，高头窑站次雨量为166 mm.柴登壕站次雨量为139.5 mm;罕台川耳字壕站次雨量为149.0 mm，罕台庙站次雨量为109.0mm，青达门站次站雨量为57.0 mm，响沙湾站次雨量为96.0 mm;达拉特旗合同沟站th降水量达46.2mm，韩家塔站th降水量为34.1 mm;西柳沟高头窑站3h降水60 mm;罕台川青达门站th和6h降水量分别达到38.4、110.8 mm。

3.3 降水量空间分布情况

受大气环流、下垫面条件和地形等因素的影响，降水具有显著的时空分异特征。由图4可以看出，2016年研究区降水空间分布极不均匀，所有站点中年降水量最大值达到1004.8 mm，而最小值仅有192.0 mm。2016年研究区年降水量较大的区域集中在河龙区间中北部，主要包括黄河有岸的皇甫川、窟野河、秃尾河、佳芦河和左岸的岚漪河、蔚汾河、清凉寺沟、湫水河和三川河。年降水量较小的区域主要包括十大孔兑、无定河上游和河龙区间东北部的红河、杨家川流域。

由图4和图5可以看出：研究区年降水量较大的区域也是汛期降水量、PlO和P25较大的区域;P50较大的区域分布范围有所减小，主要包括皇甫川、窟野河、秃尾河、佳芦河、黄河左岸蔚汾河至湫水河之间的区域和三川河下游区域;PlO0集中分布的区域为秃尾河、佳芦河及其黄河对岸的区域，以及吴堡水文站附近区域和十大孔兑中的西柳沟和罕台川。值得注意的是，十大孔兑区域年降水量相对较小，主要分布在低值区，但是汛期降水和量级降雨相对较大.特别是P25、P50和PloO等量级降雨量，十大孔兑中的西柳沟和罕台川分布在P25、P50和Ploo空间分布的高值区。如前节主要降水过程所述，该区域8月发生了两次大范围强降水过程。

4 结语

（1）河龙区间及十大孔兑上中游地区2016年的年降水量、汛期降水量以及P10、P50和Ploo等量级降水量均为1966以来最大值，P25为1966年以来第二大值，仅次于2013年，2016年研究区年降水量达到622.1 mm。

（2）2016年研究区年降水量、汛期降水量以及不同量级降雨量均较多年均值偏丰，其中量级降水量偏丰程度更大，Ploo约为多年均值的10倍。

（3）降水量较大的区域集中在河龙区间中北部，年降水量较小的区域主要包括十大孔兑、无定河上游和河龙区间东北部的红河、杨家川流域。暴雨和大暴雨主要分布在黄河右岸的皇甫川、窟野河、秃尾河、佳芦河及左岸蔚汾河至湫水河之间的区域和三川河下游区域。

（4）十大孔兑区域年降水量相对较小，但是汛期降水量和量级降水量相对较大。2016年6-10月黄河流域降水量总体偏大，但同时期黄河干流主要控制站实测来水量与多年均值相比均偏小40%以上，未发生流域性较大洪水[12]。由此可见，在黄河现状下垫面条件下，黄河中游地区的降雨径流关系已经发生了较大变化。因此，研究黄河中游地区现状下垫面条件下极端降雨事件对径流的影响，具有重要的现实意义。

参考文献：

[1] 唐蕴.王浩，严登华，等.近50年来东北地区降水的时空分异研究[J].地理科学，2005，25（2）：172-176.

[2] 段文军，王金叶，张立杰，等.1960-2010年漓江流域降水变化特征研究[J].水文，2014，34（5）：88-93.

[3] IPCC. CliiIlate Change 2013： the Physical Science Basis[M].Cambridge： Cambridge University Press， 2013：5.

[4]陈操操，谢高地，甄霖.泾河流域降雨量变化特征分析[J].资源科学，2007，29（2）：172-177.

[5] 罗琳，王忠静，刘晓燕，等.黄河流域中游典型支流汛期降雨特性变化分析[J].水利学报，2013，44（7）：848-855.

[6] 王国安.黄河洪水[M]∥史辅成，易元俊，高治定.黄河流域暴雨与洪水.郑州：黄河水利出版社，1997：103-114.

[7] 康玲玲，王云璋，王国庆，等.黄河中游河龙区间降水分布及其变化特点分析[J].人民黄河，1999，21（8）：3-5.

[8] 刘晓燕，李晓宇，党素珍.黄河主要产沙区近年降水变化的空间格局[J].水利学报，2016.47（4）：463-472.

[9] 霍庭秀，罗虹，李欣庆，等，黄河中游河龙区间水沙特性分析[J].水利技术监督，2009，17（5）：13-15.

[10] 许炯心.黄河内蒙古段支流“十大孑L兑”侵蚀产沙的时空变化及其成因[J].中国沙漠，2014，34（6）：1641-1649.

[11]刘晓燕.黄河近年水沙锐减成因分析[M].北京：科学出版社，2016：27-30.

[12] 温丽叶，狄艳艳，靳莉君，等.2016年汛期黄河流域雨水情特点及气象成因[J].人民黄河，2017，39（7）：51-54.