区域降水量变化特性分析

胡 涛 郭 林

（河南省平顶山水文水资源勘测局）

1 研究区域基本情况

文章以平顶山市全域为研究区域。平顶山市位于河南省中南部，现辖2市4县4区（汝州市、舞钢市、宝丰县、叶县、鲁山县、郏县、新华区、湛河区、卫东区、石龙区），全市土地总面积7 882 km2。该区域为河南西部山地和淮河平原的过渡地带，呈西高东低走势，阶梯状递次降低，地貌类型比较复杂，其中山区面积1 025 km2、丘陵区面积4 965 km2、平原区面积1 892 km2。平顶山市处于北亚热带向暖温带的过渡带，属于大陆性季风气候，冬季以偏北风为主，夏季以偏南风为主，秋季气候温和日照时间较长，冬季寒冷雨雪偏，降水主要集中在夏季。该区域属于淮河流域，辖区内河流众多，分别属于沙颍河水系和洪汝河水系，其中沙颍河水系在平顶山市范围内的流域面积为7 305 km2，占全市面积的92.70%，主要河流有甘江河、澧河、沙河和北汝河；洪汝河水系在平顶山市范围内的流域面积为577 km2，舞钢市的绝大部分区域属于洪汝河水系，主要的河流有滚河、三里河。平顶山市地域位置特殊，地形地貌复杂，其中鲁山县西部和舞钢市南部是河南省两个暴雨中心。平顶山市历史上曾经出现过“75.8”、“82.7”、“91.5”、“2000.7”、“2004.7”等特大暴雨洪水，给沿岸及下游广大地区造成了巨大的经济损失。

2 基本资料选择及分析内容

2.1 基本资料的选择

样本雨量站选择观测可靠、系列完整、面分布均匀并且能够反映出区域地形变化影响的雨量站作为本次分析的依据站点。山丘区降雨量变化梯度比较大，因此在山丘区选择的代表雨量站要多于平原区。分析在平顶山市共选取了代表雨量站39 个，平均站网密度为202 km2/站。按照水资源三级区划分，王蚌区间北岸区选取代表雨量站34 个，王家坝以上北岸区选取代表雨量站5 个。所选取的雨量站降水量资料系列为1956-2010 年（55 a）同步期系列资料，对于实测资料不足55 a的进行了插补。插补采用直接移用邻站资料法、年月降水量相关法和相邻数站均值移用法，并考虑了参考站气象、下垫面条件与插补站的一致性。

2.2 分析内容

文章以流域三级区套行政四级区为基本分区。主要分析内容包括平顶山市区域内降水量基本观测资料的收集、合理性分析和对缺测资料进行必要的插补和延长；统计参数的分析和确定，包括多年平均降水量、变差系数CV和偏差系数CS等；进行资料系列代表性分析，包括统计参数的稳定性分析、长短系列统计参数的对比分析、长短系列不同年型的频次分析以及连丰水年分析和连枯水年分析；降水量地区分布特点分析；降水量年内分配和年际变化分析；以流域三级区套行政四级区作为面平均降水量基本计算单元，计算各分区平均降水量等。

3 降水量特性分析

3.1 连丰、连枯水年分析

从选用代表站丰水年、枯水年分析成果来看，各雨量站连续丰枯年数大多为2-4 a，极少数雨量站连丰、连枯年数达到5 a，例如：叶县雨量站2003-2007 年连续5 a 为丰水年，滍阳雨量站1959-1963年连续5 a为枯水年。

根据统计，连续枯水的年数明显多于连续丰水的年数。其中，滍阳站出现连丰年4次，每次为3 a，连枯年5次，最长达5 a；鲁山站出现连丰年4次，每次为2 a，连枯年6次，最长达3 a；叶县站出现连丰年7次，最长为5 a，连枯年6次，最长达3 a；宝丰站出现连丰年3 次，最长为3 a，连枯年6 次最长达3 a；郏县站出现连丰年4次，每次为3 a，连枯年5次，最长达3 a；汝州站现连丰年3次，最长为3 a，连枯年5次，最长达4 a；石漫滩站现连丰年5次，最长为3 a，连枯年4次，最长达4 a。

3.2 降水量地区分布分析

区域降水量的大小与水汽的来源、水汽输入量、天气系统的活动情况、地形及地理位置等因素有关，其中地形对降水影响程度最大。平顶山市降水量的地区分布差异，主要是由于地形的差异所致，总体特点体现为降水量自南部向北部逐渐减少，同纬度的平原区域的降水量小于山丘区，山脉背风坡的降水量小于迎风坡。

样本雨量站各站的多年平均降水量变幅多在712 ～1 329 mm之间，多年平均降水量自平项山市东南的鲁山山区和市向东北平原逐渐减少。全市的多年平均降水量为821.10 mm，各地分布不均。其中，沙河上游南部山区、舞钢市山丘区的降水量明显较大，年均降水量＞900 mm，代表站主要有坪沟、鸡冢、豹子沟、合庄、昭平台、中汤、袁门、石漫滩、柏庄和尚店等；平项山市北部和东北部的北汝河冲积平原降水量较小，年均降水量＜700 m，代表站主要有临汝镇、汝州、韩店等。

3.3 降水量年内分配分析

平顶山市降水量年内分配特点表现为汛期特别是6-8 月降水非常集中，四季降水量分配不均匀，年内各月份之间降水量差异比较大等。

汛期（6-9 月）降水集中，全市多年平均汛期降水量为400～700 m，汎期4个月时降水占全年的42.60%～86.80%。王蚌区间北岸区多年平均汛期降水量为522 m，王家坝以上北岸区多年平均汛期降水量为614.70 mm。降水集中程度自中部的平原区向丘陵、山区逐渐增加。其中王蚌区间北岸区集中程度达到64%，王家坝以上北岸区集中程度为的60.40%。

夏季6-8 月降水最多，全市降水量为250～550 m，集中了全年降水量的40%～65%。王蚌区间北岸区降水集中程度比较高，王家坝以上北岸区稍少，分别为53.10%、50.50%。春季3-5 月全市降水量100～250 m，占年降水量的11%～30%，地区之间降水集中程度差别不大，占年降水量的21%左右。秋季9-11 月全市降水量大于春季和冬季，在100～250 mm 之间。王蚌区间北岸区秋季降水量稍大于春季，而王家以上北岸区秋季降水量稍小于春季，地区之间降水集中程度差别不大，占年降水量的21%左右。冬季12 至次年2 月降水最少，降水量在15～70 mm，自南往北呈递减趋势。

各雨量站年内各月份之间降水量差异比较大，降水最大月与最小月相差悬殊。各雨量站多年平均降水量以7 月份降水最多，降水量在100～290 m，自西南和南部向北及东北降水量呈递减状态。各雨量站最小月降水多出现在1月份或12月份，降水量在5～20 mm 之间，同站最大月降水是最小月的9～40倍，其倍数呈由南向北递增状态。

3.4 降水量年际变化分析

由于季风气候和天气系统存在不稳定性和多变性，造成平顶山市区域内年际之间降水量差别很大，主要特点表现为降水量年际变化较为剧烈，最大与最小年降水量差值较大，年际间丰枯变化频繁等。

平顶山市代表雨量站的最大与最小年降水量极值比均值为3.21，极值比最大的站为燕山雨量站，燕山雨量站1975年降水量为1 577.10 mm，1978年降水仅364.80 mm，年降水极值比达4.30。最大与最小年降水量的差值（即极值差），从绝对量上反映降水的年际变化。代表雨量站的极差均值为1 014.30 mm，极值差最大的站为沙颖河流域的坪沟站，1964 年降水2 426.60 mm，1960年降水689 mm，相差1 746.60 mm。

平顶山市多年降水量变差系数CV，一般为0.22～0.27。其中，王蚌区间北岸区CV 值为0.22 左右，该区域降水不是很丰沛，但是年际变化较为稳定；王家坝以上北岸区CV值为0.27左右，降水较丰沛，但是年际变化幅度较大。

3.5 分区降水量计算

平顶山市多年平均降水量821.10 m，降水总量约为64.72亿m2。其中，王蚌区间北岸区多年平均年降水量807.30 m，降水总量约为58.97亿m3；王家坝以上北岸区多年平均年降水量995.40 mm，降水总量约为5.75亿m3，是平顶山市辖区内降水量最为丰富的地区。

平顶山市多年平均降水量自东南部的鲁山山区和舞钢市向东北平原逐渐递减，各地域分布不均。多年平均降水量的变化幅度一般在666.50 mm到1 000 mm之间。其中，高于全市平均水平821.10 mm的区域有叶县、鲁山县、舞钢市，降水量分别为865.80、920.10、989 mm；低于全市平均水平的区域有市区（包括新华、湛河和卫东区）、石龙区、宝丰县、郏县和汝州市，降水量分别为763.10、790.70、747.70、703.70 和66.50 mm。降水量最多的是舞钢市，为98 mm，偏高20.49%。降水量最小的是汝州市，仅为666.50 m，偏低18.80%。分区降水量成果符合山丘区降水量大，平原区降水量较小的一般分布规律。

4 结 语

降水量变化特性分析是水文特性分析的基础工作，摸清区域内降水分布情况、丰枯水年变化特征、降水年内分配情况以及降水年际变化等特性，可以为该区域开展防汛抗旱减灾工作提供汛旱情趋势预测，为水利工程调度提供参考依据，为摸清区域内水资源状况提供成果保障，为区域水资源优化配置、节约用水、供水调度等提供科学基础，对该区域经济社会发展、社会安定团结以及人民生命财产安全都意义深重。