1960—2010年安康市暴雨变化特征分析

韩勇 李小芳

摘要    气候变化导致全球暴雨事件增加，随之引起诸多次生灾害。安康市作为南水北调中线工程的重要水源区，暴雨变化对该区域水环境安全具有重要影响。利用安康市10个气象站点1960—2010年间的日降雨量资料，采用R/S分析研究全市以及各县区暴雨变化特征。结果表明，研究期内，旬阳、白河二县年暴雨量呈不显著减少趋势，其余各县区均呈不显著增加趋势;除旬阳县和白河县外，其余各县的年暴雨量与年降雨量的比值51年中呈缓慢增大趋势;由于未来宁陕、汉阴二县的暴雨日数减少，其次暴雨量会增大，导致暴雨级别升高，而白河县则刚好相反。该研究可为安康市次生灾害防控政策调整和保障南水北调中线水环境安全提供理论支持。

关键词    暴雨量;暴雨日数;Hurst系数;陕西安康;1960—2010年

中图分类号    P426.62+3        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）22-0150-04                                                开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstracts    Climate change has led to the increase of rainstorm events and many secondary disasters all over the world. As the water source area of the Middle Route of South to North Water Transfer Project， changes of rainstorm in Ankang City has an important impact on the regional water environment security. Based on the daily rainfall data of 10 meteorological stations in Ankang from 1960 to 2010， the paper analyzed the change characteristics of rainstorm in whole city by using R/S analysis. The results showed that rainstorm amount in Xunyang and Baihe presented non-significant decrease trend， but other eight counties appeared non-significant increase trend. Except Xunyang and Baihe， the ratio of annual rainstorm amount and annual rainfall amount in other eight counties increased slowly during the past 51 years. For rainstorm days of Xunyang and Hanyin will decrease in the future， but single event rainstorm amount will increase， the rainstorm level will increase， but that of Baihe is opposite. The research can provide theoretical support for the adjustment of secondary disaster prevention and control policies in Ankang City and the water environment safety of the middle route of South to North Water Transfer Project.

Keywords    rainstorm amount; rainstorm day; Hurst coefficient; Ankang Shaanxi; 1960-2010

隨着全球气候变化的加剧，暴雨事件随之发生增加，并且呈现出向极端化发展的趋势[1]。IPCC报告在分析全球有降水观测区域的资料之后得出：虽然全球范围内降水总量的变化趋势不一致，但是大多数区域的暴雨事件发生频率呈现上升趋势[2]。同时，由于暴雨事件往往引发洪水、泥石流、滑坡、城乡内涝等诸多次生灾害，因而给局部地区带来严重的生命威胁和财产损失[3-5]。因此，暴雨事件及其变化趋势不断受到国内外学者的重视。国内对暴雨事件的研究开始于20世纪60年代初。随着研究不断深入，胡宜昌等[6]、任国玉等[7]分析了我国暴雨事件的时空变化特征以及物理影响因子和过程。王  芬等[8]对1963—2010年贵州暴雨日数以及暴雨量变化特征的研究结果表明，贵州省暴雨主要出现在5—9月。李  斌等[9]利用近62年的资料详细分析了延安市暴雨时空分布特征和变化趋势。全国范围内暴雨事件呈现缓慢增加态势，尤其是长江流域表现更加明显[10]。研究表明，处于相同环流形势控制下的安康市具有与长江流域较为相似的变化趋势[11]。

安康市地处秦巴山区，地质结构脆弱，由暴雨引发的滑坡、泥石流等次生灾害频发。作为南水北调中线的重要水源区，暴雨特征发生变化会引起安康市水环境质量的急剧变化，进而影响工程供水用水安全。因此，对该区域暴雨变化特征进行研究，有助于当地暴雨灾害预报能力的提升，以及防灾减灾政策的调整。然而，目前涉及安康市降雨的研究主要集中在降雨量的年、季变化以及区域差异等方面[12-14]，针对暴雨变化特征的研究并不多。本文根据安康市10个气象站点1960—2010年的降雨水实测资料，对其近50年来的暴雨变化特征进行了分析，以期加深对安康市暴雨变化特征的认识，为做好区域水土保持和地质灾害预防、保护南水北调中线水源区水质安全提供科学参考。

1    材料与方法

1.1    研究区概况

安康市位于陕西省东南部（东经108°0′58″～110°12′0″、北纬31°42′24″～33°50′34″），辖旬阳县、石泉县、汉阴县、平利县、白河县、紫阳县、岚皋县、宁陕县、镇坪县及汉滨区9个县1个区。本区属亚热带大陆性季风气候区，气候温和湿润，雨量充沛，年均降雨量在900 mm以上，年均降雨日数达94 d，主要集中在6—9月，7月最多。因地处秦巴土石山区，全区地貌类型以山地为主，垂直地域性明显，地质环境脆弱，属于地质灾害易发多发区。雨季期间，因降雨诱发的地质灾害频繁发生[15]。

1.2    数据来源

基于安康市9个县1个区10个气象站点连续51年（1960—2010年）的逐日降雨量数据，结合中国国家气象局暴雨划分标准（24 h降雨量≥50 mm记为该站1次暴雨）筛选出10个站点的历次暴雨事件。安康市面雨量采用泰森多边形法计算，即首先求得各县的面积权重系数，然后用各县雨量与该测站面积权重系数相乘后累加得到安康市面雨量。

1.3    分析方法

Hurst系数（H）可以定量表征时间序列的持续性或长期相关性，被广泛应用在气象和水文序列分析中[16-17]。本文通过R/S分析计算得到Hurst系数值，以此来分析安康市暴雨变化趋势。Hurst系数以0.5为界限，分为3种情况：当0

2    结果与分析

2.1    年降雨量时空分布特征

参考Nielson和Bouma于1985年提出的变异程度划分标准：CV≤10%时属弱变异，10%

在安康市9个县1个区中，旬阳县降雨量最小，年均降雨量为746.4 mm，其年降雨量变异系数为19.4%;紫阳县降雨量最大，年均降雨量为1 075.8 mm，其年降雨量变异系数为21.1%;二者相差329.4 mm。石泉县和汉阴县的年均降雨量分别是882.8、872.7 mm，二者年降雨量变异系数也较为接近，分别为23.0%、23.8%。年降雨量分布差异最大的地区为汉阴，最小的是平利县。

2.2    年降雨量变化趋势

有研究表明，1956—2010年间我国水资源一级区的降雨量有微弱减少趋势[19]。因此，本研究对1960—2010年间安康市年降雨量变化趋势进行分析，结果如表2所示。整个研究期内，安康全区年降雨量亦呈不显著减少趋势，这与殷淑燕[11]、党红梅等[20]的研究结果一致。在安康市的10个县区中，仅汉阴县、镇坪县年降雨量呈不显著增加趋势，其余8个县区年降雨量均呈减少趋势。在降雨量呈下降趋势的8个县区中，旬阳县年降雨量的下降趋势最为显著（P<0.05）。

此外，对比各县区年降雨量的Hurst系数可以看出，宁陕县、镇坪县的Hurst系数<0.5，分别为0.46、0.48，说明未来降雨量变化会呈现出与历史降雨量相反的变化趋势，即宁陕县未来降雨量会增加，而镇坪县未来降雨量会减少;其余8个县区的Hurst系数均>0.5，说明年降雨量的未来总体变化趋势与历史时期相同。由于Hurst值越接近于1则表示年降雨的持续性越强[21]，因而紫阳县年降雨量持续减少的趋势会越来越明显。

2.3    暴雨变化特征

2.3.1    年暴雨量。Trenberth等[22]研究表明，暴雨事件增多是全球性的变化，某些地区即使总降雨量呈现减少趋势，其暴雨仍然呈现增加的态势。在整个研究期内，安康市多数县区暴雨量呈现不显著增加趋势（表2），这也基本符合全国范围内的暴雨雨量变化趋势[10]。在各县区中，旬阳、平利、白河三县未来暴雨雨量会减少，但是旬阳、白河2个县年暴雨量未来变化趋势与历史时期相同（H>0.5），而平利县未来变化趋势与历史时期相反（H<0.5）。在10个县区中，仅镇坪县呈现显著增加趋势，说明该县历史时期的暴雨雨量存在显著增加现象。

本研究又对年暴雨量与年降雨量的比值进行计算，结果如表3所示。对比平均值发现，紫阳县年暴雨量占年降雨量的比值最大，为0.22;白河县最小，为0.09。同时，紫阳县年暴雨量占年降雨量的最大值高达0.50。这说明紫阳县历史时期的暴雨量就较其他县区高，而且在未来年降雨逐渐减少的趋势下其年暴雨量占年降雨量的比值会更大。

旬阳县、白河县年暴雨雨量、年降雨量均呈减少趋势（表2），年暴雨雨量与年降雨量比值亦呈减小趋势。除旬阳、白河二县外，其余各县区年暴雨雨量与年降雨量的比值均呈增大趋势。因此，对于安康全区来说，未来暴雨会逐渐增多，由此带来的次生灾害发生概率也会增大。

2.3.2    年暴雨日數。暴雨日数增多意味着暴雨次数增加，局地发生次生灾害如洪涝、滑坡、崩塌等的概率增大[23]。基于此，本研究对安康市10个县区的暴雨日数进行R/S分析，并判断其未来变化趋势。从表4可以看出，在10个县区中，仅宁陕、平利二县的Hurst系数小于0.5，其未来变化趋势与历史变化趋势相反;其余8个县区暴雨日数未来变化趋势与历史变化趋势一致。在未来暴雨日数持续减少的3个县中，汉阴、旬阳二县Hurst系数>0.5，与历史变化趋势一致，暴雨日数持续减少。安康市大部分县区未来暴雨日数会增加，这与我国乃至全球的变化趋势相近[10，23]。

未来宁陕、汉阴二县年暴雨日数均呈减少趋势（表4），但该二县年暴雨量呈增加趋势（表2），说明虽然该二县年内发生暴雨的次数减少，但次暴雨雨量增大，未来暴雨级别会不断升高[24]，需要重视由此带来的次生灾害风险。对于白河县而言，年暴雨量、年暴雨量与年降雨量的比值在未来均减小，而暴雨日数增加，说明该县未来暴雨级别会有所降低，次生灾害防控压力会有所减轻。

3    结论

在1960—2010年间，安康大部分县区年降雨量呈现不显著减少趋势，而年暴雨量呈现不显著增加趋势。安康市有9个县区年暴雨量的Hurst系数>0.5，仅平利县为0.4，说明大部分县区未来暴雨变化趋势与历史变化趋势相同，唯独平利县反之。紫阳县年暴雨量占年降雨量的比值最大，说明该县历史时期的暴雨量较其他县区多。在未来年降雨量普遍减少的趋势下，大部分县区的年暴雨量占年降雨量的比值将更大。虽然大部分县区未来年暴雨日数呈现增加趋势，但是宁陕县和汉阴县呈现减少趋势，在年暴雨量增加的背景下，该二县未来暴雨级别会升高，次生灾害风险也将增大。总体来看，安康全区的年暴雨日数和年暴雨量均呈现缓慢增加趋势，这意味着未来洪涝、滑坡等次生灾害发生的可能性也将增加，这将对当地人民生产生活及南水北调中线水环境安全造成威胁。因此，在今后的水土保持、防灾减灾工作中，相关部门应该对区域暴雨事件及其引起的各种次生灾害予以高度重视。

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