沱江流域雨季降水特性指标分析

周丽?肖世兰

摘 要：利用沱江流域17个气象台站降水资料，通过计算沱江流域58年雨季平均降水量、降水量变异系数和降水距平百分率等，分析了降水的年际变化特征，并利用ArcGIS10.7中的普通克里金法对沱江流域的平均降水量和干旱频次进行了空间分析。结果表明，沱江流域降水量存在年际波动变化，各站点的变异系数在0.19～0.26之间，年际变化较大。沱江流域近58年期间均出现了不同程度的干旱，干旱的发生次数呈上涨趋势，发生干旱的频次由北向南递减。由此可以为沱江流域干旱事件发生的监测、评估、预警提供科学依据，有利于合理利用水资源，实现区域可持续发展。

关键词：空间分布；时间变化；降水量；沱江流域

中图分类号：P429 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）01–0-03

近年来，随着全球气候变暖，极端天气事件增多，许多地区均出现了降水异常现象，易引发旱涝，对流域内人民的生产生活造成严重影响。这引起了国内外学者的广泛关注。刘志雄等[1]通过Z指数和区域旱涝指数，确定了区域典型旱涝年，并探讨了旱涝成因。覃方灵等[2]采用Mann-Kendall检验法和Morlet小波分析法，分析了岷江降水时空的变化趋势、突变及周期。张卓群等[3]运用Copula模型分析了黄河流域的干旱特征。还有学者对沱江流域的降水进行了分析研究，祝莹等[4]采用RClimdex处理软件，分析了流域汛期极端降水空间分布和时间变化趋势。鞠玉梅[5]通过统计降水量和洪峰流量，分析了2020年沱江暴雨洪水特性及产生的损失，并提出了防灾减灾措施。

沱江是长江流域的一级支流，由于降水特性受盆地地形的影响，容易产生旱涝情况，对沱江流域人民生产生活造成严重影响。选取沱江流域作为研究对象，通过变异系数、降水距平百分率、普通克里金等方法对降水特性进行分析，为区域合理利用水资源，促进可持续发展作参考。

1 资料和方法

1.1 数据来源

逐日降水数据是由四川省气象信息中心提供的。剔除了降水缺测量超过研究时间段5%的站点；针对降水缺测量小于5%的站点，则选择距离本站较近的站点作为参证站。利用各参证站降水量算术平均值作为插补站相应时段降水量[6]；考虑到站点降水数据的完整性，最终确定17个站点。4—10月是我国汛期，受东亚季风的影响，我国各大地区相继进入雨季，在此期间降雨量较11月—翌年3月较多，降水量的变化范围也更大，选取4—10月的降水数据进行分析更直观[7]，因此，选择17个站点1961—2019年4—10月的逐日降水数据为分析对象（图1）。

1.2 研究方法

1.2.1 变异系数

变异系数表示降水量的相对变化程度，计算公式如下：

式（1）中，CV表示降水量变异系数，当CV≤0.1时，变异程度较小，属于弱变异范围；当0.1＜CV≤

0.3时，属于中度变异范围；当CV＞0.3时，属于强变异范围[8]。

1.2.2 降水距平百分率

降水距平百分率表明在一定时间段内降水量偏离同期多年平均值的程度，能够看出降水的异常情况，便于总结区域的旱涝情况。计算公式如下：

国家气象中心针对不同区域规定的降水距平百分率评价标准存在一定的差异，结合沱江流域实际情况，综合调整后采取的降水距平百分率干旱等级标准如表1所示[10]：

1.2.3 普通克里金法

普通克里金法又称地统计法，是一种无偏估计的插值方法。其原理是利用已知样本的加权平均值估计未知点值，使得估计值等于实际值的数学期望值，且方差最小。计算公式如下：

式（3）中：Z为降雨量的预测值；λ表示克里金法权重系数；Z（Xi）表示实测点Xi处的降雨量[10]。

2 结果与分析

2.1 降水的时间变化特性分析

2.1.1 降水总量的年际变化特征

利用17个站点1961—2019年的逐日降水数据计算沱江流域雨季各站点降水量的变异系数（表2）。

由表2可知，各站点的变异系数分布在0.19～0.26，属于中度变异的范围，降水量年际变化较大，容易出现旱涝灾害。各站点变异系数平均值为0.22。资阳、自贡、富顺、安岳、乐至的变异系数均小于平均值，说明降水量的年际波动相对较小。其中，富顺的变异系数最小，为0.19，表明富顺的降水量年际变化最小，其相对于其余16个站点较为稳定，发生极端气候事件的概率最低。

德阳、彭州、新都、绵竹、金堂、广汉的变异系数均大于平均值，说明降水量的年际波动相对较大。其中，德阳与金堂的变异系数最大，为0.26。说明德阳与金堂的降水量年际变化最大，相对于其他站点更不稳定，更容易发生旱涝事件。

2.1.2 降水距平百分率干旱等级的时间变化特征

沱江流域1961—2019年雨季降水距平百分率如圖2所示。由图2可以看出，首先，沱江流域1969年、1972年、1986年、1993—1994年、1996—1997年、2000年、2002—2004年、2006年、2011年、2017年共14年的降水量相对同期的降水平均值偏少，降水距平百分率-15%，均出现了不同程度的干旱情况，个别时期出现2年或3年连续干旱的情况。在58年间，发生干旱的年份有14年，出现干旱的频率为24.1%。出现轻旱的频率为22.4%，分别是1969年、1972年、1986年、1993—1994年、1996—1997年、2000年、2002—2004年、2011年、2017年共13年。出现中旱的频率为1.7%，只有2006年发生了中旱。没有出现重旱、特旱。

其次，降水距平百分率自20世纪60～70年代呈波动下降，70年代初到90年代初较少出现干旱，90年代初以后干旱增多。此外，也有降水量相对同期平均降水量偏多的情况，1961—1962年、1974年、2013年、2018年的降水距平百分率均在20%以上，则会出现洪涝的问题。

最后，在沱江流域近58年期间，干旱事件的发生次数呈上涨趋势。2006年降水距平百分率为-33.17%，其干旱的深度和广度均属沱江流域58年之最。

2.2 降水的空间分布特征

2.2.1 降水总量的空间分布特征

根据沱江流域降水量空间分布图（图3）可知，该流域降水总量在828～903 mm之间，属于湿润地区，发生洪涝灾害的概率较大。沱江流域降水量存在空间分布不均匀的特点，导致不同地区发生旱涝的情况不同[2]。

彭州、什邡、德阳、广汉、金堂、新都、简阳一带的降水量在828～851 mm之间，相较沱江流域其他地区来说降水量偏少，更容易出现旱灾。富顺、自贡一带的降水量在889～903 mm之间，降水量相对较多，更容易出现暴雨。且该区域位于沱江流域下游，汇集来自上游的地表径流，加上地势低平、排水不畅，易导致洪涝事件的发生。总体来说，流域南部降水量最多，降水量由沱江流域南北部向中部递减，在金堂县一带达到最低值。

2.2.2 降水距平百分率干旱等级的空间分布特征

利用克里金插值法中的相等间隔法得到17个站点干旱频次图（图4）。可以看出，各站点发生干旱的平均次数为17次，其中，大于平均次数的站点有德阳、彭州、新都、绵竹、简阳、广汉、荣县、威远、安岳共9个站点，更易发生干旱事件，新都的干旱发生频次最高，为21次。小于平均次数的站点有资阳、仁寿、自贡、资中、富顺、乐至共6个站点，更不易发生干旱事件，富顺发生干旱的频次最低，为14次。总体来说，沱江流域北部相比南部更容易发生干旱事件，并且发生干旱的频率由北向南递减。

3 结论

通过对沱江流域1961—2019年雨季逐日降水数据进行分析，得出以下结论：

（1）沱江流域降水量存在年际波动变化，各站点的变异系数分布在0.19～0.26，年际变化较大，容易出现干旱或洪涝灾害，并且近年来降水量的波动幅度相比于过去更大。在沱江流域近58年期间均出现了不同程度的干旱情况，干旱事件的发生次数呈上涨趋势，2006年是最干旱的一年。

（2）沱江流域南部降水量最高，降水量由流域南北部向中部递减，在金堂县一带达到最低值。沱江流域北部相比南部更易发生干旱事件，并且发生干旱的频次由北向南递减。

（3）在全球气候变暖的大背景下，出现了越来越多的极端天气问题。沱江流域的干旱呈加重趋势，雨季是干旱情况更易发生的时段，在对流域降水特性进行研究时，需加大对季节尺度干旱变化的重视程度。

参考文献

[1] 刘志雄，肖莺.长江上游旱涝指标及其变化特征分析[J].长江流域资源与环境，2012，21（3）：310-314.

[2] 覃方灵，敖天其，陈婷，等.近56年岷江降水时空演变特征分析[J].水力发电，2021，47（7）：24-29，82.

[3] 张卓群，冯冬发，侯宇恒.基于Copula函数的黄河流域干旱特征研究[J].干旱区资源与环境，2022，36（1）：66-72.

[4] 祝莹，敖天其，陈婷，等.沱江流域汛期极端降水事件时空演变特征[J].水电能源科学，2021，39（7）：1-4，15.

[5] 鞠玉梅.2020年沱江暴雨洪水分析[J].四川水利，2022，43 （2）：152-153，181.

[6] 韋开，王全九，周蓓蓓，等.基于降水距平百分率的陕西省干旱时空分布特征[J].水土保持学报，2017，31（1）：318-322.

[7] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.

[8] 徐建华.计量地理学[M].北京：高等教育出版社，2014.

[9] 国家气候中心.气象干旱等级：GB/T 20481—2006[S].北京：中国标准出版社，2006.

[10] 符静，易臻照，赵莎.基于GIS空间插值的降水分布模拟方法比较研究[J].中国农村水利水电，2021（1）：94-97，104.