珠尔多河年降水特性及趋势分析

朴哲洙（吉林省水文水资源局延边分局，吉林延吉 133001）



珠尔多河年降水特性及趋势分析

朴哲洙
（吉林省水文水资源局延边分局，吉林延吉 133001）

［摘要］根据珠尔多河流域有代表性的4个雨量站1956—2010年的实测降水资料，分析降水的时空分布特征；利用差积曲线法及Mann-Kendall趋势分析法，对该流域55年的降水趋势进行分析。结论表明，珠尔多河降水量时空分布不均，降水总体呈下降趋势，但趋势不明显。

［关键词］珠尔多河；年降水量；降水特性；趋势分析

近年来，由于受流域的气候、下垫面等自然因素以及人类活动因素的影响，河川降水、径流的变化规律复杂多变，既具有确定性、周期性和地区相似性，又具有随机性、不重复性和地区特殊性，表现出多时间尺度性、非线性、随机性和突变性等复杂特性，其根本原因是，降水、径流变化的影响因素众多，且具有不确定性，并且各因素之间的作用机理复杂，组成相互作用的开放系统。依据对水文要素的观测和分析，用数学和物理方法定性定量地描述各水文要素之间的关系，是认识和探索水文现象基本规律的一种可取的途径。因此，探讨珠尔多河流域降水径流的变化特征，以揭示其变化趋势，有助于珠尔多河流域水资源的开发利用，对于流域水资源供需矛盾的缓解、农业种植结构调整、水保工程建设以及社会经济的可持续发展有着重要而深远的指导意义。

1　概况

珠尔多河为牡丹江的一级支流，发源于敦化市张广才岭山脉老爷岭西南，自西北流向东南，流经敦化市额穆镇和蛟河市黄松甸镇，于黑石镇丹南屯西北汇入牡丹江。集水面积1 750 km2，河道长度80.1 km，河道平均坡降0.3%。珠尔多河上游两岸山高林密，河道主槽窄浅，水流较急，汛期洪水暴涨暴落，漫滩出槽，中下游多为农田。河床由泥沙、乱石组成，河道两岸植被较好。主要支流有东北岔河、额穆索河、威虎河等。流域内灌区有威虎河灌区、额穆灌区等，设计灌溉面积1 293 hm2。东北岔河上建有敦化抽水蓄能电站。

珠尔多河的径流组成主要由降水形成，流域多年平均降水量为720.5 mm，6—9月降水量占年降水量的60%~75%。多年平均气温为3.3℃，极端最高气温36.4℃，极端最低气温-38.3℃。

选用珠尔多河流域的额穆、西北岔、西胜屯、大西沟4个雨量站1956—2010年降水系列作为分析研究的基础资料。

2　方法简介

本文将用差积曲线法、Mann-Kendall轶次相关检验法对珠尔多河流域年降水序列进行进行降水量特征及趋势分析。

2.1差积曲线法

差积曲线亦称为累积距平曲线，多用于降水量、径流量和输沙量丰枯的多年变化趋势分析，运用降水量模比系数差积曲线反映水文要素在年际间的丰枯变化情况。其表达式为：

式中：Pi为第i年的水文变量；P为多年平均水文变量；P是前t项之和。

2.2 Mann-Kendall秩次相关检验法

Mann-Kendall(M-K)非参数秩次相关检验法是分析序列变化趋势的有效工具，被广泛应用于气象和水文序列的分析，该方法不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰。在M-K趋势检验中，原假设H0为序列未发生趋势变化。对样本容量为n的时间序列x1，x2，…，xn，构造统计量。

其中，sign（）为符号函数。当xi-xj大于、等于或小于零时，sign（xi-xj）分别为1，0或-1；当n≥10时，S近似服从正态分布，标准化后的量为：

取显著性水平a=0.05，查标准正态分布表可得临界值Za/2=1.96。若|Z|>Za/2，即在显著性水平a下序列存在向上或向下的趋势，否则接受序列无趋势的原假设。

3　降水特性分析

3.1降水量时空分布

1）降水的区域分布。珠尔多河流域年降水量由西北向东南方向递减，山区的迎风坡大于背风坡。受地形影响，山间盆地是年降水量的低值区。多年平均年降水量变化范围在850~650 mm，高值区在张广才岭一带，多年平均降水量在850 mm以上。如大西沟站多年平均降水量达1 074.9 mm，但这一带等值线变化的梯度较大。低值区在流域下游额穆站，年降水量在650 mm左右。

2）降水的年内分配。珠尔多河流域降水量受季节性影响，冬季干旱少雨，夏季雨量丰沛，降水量年内分配呈单峰形态。1~3月和11—12月，是降水量最少时期，5个月降水量仅占年降水量的2.5%~12%。春秋两季，降水量占年降水量的10%~ 15%。夏季连续最大4个月降水量大部分出现在6—9月，约占全年60%~75%；7、8月份由于受台风的影响，降水量量大，且集中度高，是洪水多发期，降水量约占全年50%左右。

3）年际的变化。由年际变化统计表1可见，各站最大年降水量与最小年降水量的比值在1.84~ 2.70之间。这说明降水量年际变化不大。同时发现降水量最大年份出现时间的同步性较好，出现在1956年的占75%；降水量最小年份出现时间的同步性也较好，出现在1978年的占50%。这说本流域各站降水量年际变化不大，同步性较好。

表1　珠尔多河雨量代表站年降水量年际变化统计表

3.2年降水趋势分析

1）差积曲线法

从图2差积曲线可以看出，除额穆站1956—1966年时段曲线上升外，其他3站地处流域中上游1956—1966年曲线波浪起伏，为一段平水年；1967—1979年曲线下降，为一段枯水年；1980—1992年曲线波动上升，为一段丰水年；1993—2001年曲线下降，又为一段枯水年；2002—2010年曲线波浪起伏，为一段平水年，整个系列存在丰、平、枯变化，存在周期性，年降水量总的趋势略有下降。见图1。

图1　珠尔多河4站年降水量差积曲线图

2）M-K秩次相关检验

为进一步判别序列的趋势性是否显著，采用M-K法对4个雨量站年降水量进行趋势变化的显著性水分析，成果见表2。通过M-K秩次相关检验计算，统计量S值在-243~89.0之间，Z值在-1.75~0.639，其绝对值没有超出给定的显著性水平的双边正态分布数值1.96，这说明珠尔多河流域年降水量的下降趋势未达到一定的显著性水平，虽然呈下降趋势，但变化不显著。

表2　各雨量站年降水量M-K趋势检验结果表

4　结论

采用差积曲线法、Mann-Kendall轶次相关检验法对珠尔多河流域4个雨量站1956—2010年年降水量特性及变化趋势进行了分析。结论如下：

1）珠尔多河流域年降水量由西北向东南方向递减，山区的迎风坡大于背风坡。多年平均年降水量在850~600 mm，高值区在张广才岭一带，大西沟站多年平均降水量达1 074.9 mm，但这一带等值线变化的梯度较大。

2）珠尔多河流域降水量年内分配不均，1~3月、11~12月降水量最少，仅占年降水量的2.5%~ 12%。春秋两季降水量占年降水量的10%~15%。6~ 9月降水量最大，约占全年60%~75%；7、8月是暴雨洪水多发期，降水量约占全年50%左右。

3）珠尔多河流域年降水量年际的变化不大，年际的变化同步性较好。

4）珠尔多河流域内1956—2010年4站年降水量存在丰、平、枯变化，存在周期性，年降水量总的呈下降趋势，但变化不显著。

［参考文献］

［1］任立良，张炜.中国北方地区人类活动对地表水资源的影响研究［J］.河海大学学报，自然科学版.

［2］潘承毅，何迎晖.数理统计的原理和方法［M］.上海：同济大学出版社，1992.

［3］周芬.Kendall检验在水文序列趋势分析中的比较研究［J］.人民珠江，2005，（2）：35~37.

［4］谢平，陈广才，李德等.水文变异综合诊断方法及其应用研究［J］.水电能源科学，2005，23（2）：l1-l4.

［中图分类号］TV125

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2016）03－0030－03

[收稿日期]2015-11-16