江西省赣抚平原灌区降雨分布及干旱等级划分

王 少 华

(江西省灌溉试验中心站， 南昌 330201)

当前，我国水资源不仅总量不足，而且还存在着时间和空间上的严重不均匀性，即在时间分布上，在我国的大部分地区春、夏季降雨量多，秋、冬季降雨量普遍较少。降雨多集中在雨季，而旱季则干旱时间持续较长。鄱阳湖流域处亚热带季风气候区，水资源分布不均匀，从地域分布上看，降雨量北部多于南部，东部多于西部，流域内的周边山区多于中部盆地；从时间分配上看，4-6月为降雨集中季节，且降雨多以暴雨形式出现，降雨约占全年降雨量的45%～50%，而7-9月降雨量减少，仅占全年的20%左右[1]。

虽然我省降雨总量丰富，但时空分布不均，伏旱、秋旱频繁发生；与此同时，农业灌溉用水浪费严重，用水效率低下[2]。因此，分析区域降雨分布及合理划分干旱等级，是进行区域水资源优化配置，灌好关键水，减少旱情危害的关键，对提高区域水资源利用效率，保证用水安全和粮食生产安全具有重大的现实意义。

1 材料与方法

本文以江西省赣抚平原灌区为分析对象。赣抚平原地处鄱阳湖平原腹地，为赣江下游东岸和抚河下游东西两岸的三角洲地带。位于江西省中部偏北地区，地跨东经115°31′～116°10′，北纬28°00′～28°40′，总面积约2 000 km2。地面高程为海拔15～75 m(吴淞高程)。洼地、湖泊及河道沟港约占11.9%，高地和丘陵约占9.1%。区内系第四系冲积层，属松散岩类孔隙含水岩组，以中强富水的冲、湖积含水层为主。区内土壤资源丰富，类型较多。根据土壤形成条件和属性划分，主要有红壤土、水稻土、草甸土、黄棕壤土及旱地壤等类型。水稻土是灌区面积最大的一类耕作土壤。赣抚平原属于热带季风气候区，多年平均降水量为1 512 mm，多年平均蒸发量(E-601)为1 100 mm。7-9月受到热带高压控制，除有地方性雷雨和台风外，多为晴热天气。灌区农作物以双季水稻为主，为江西省重要商品粮基地之一。

本文分析数据来自江西省灌溉试验中心站1978-2012年气象观测数据。气象场坐落于南昌县向塘镇，赣抚平原灌区中部。

本文应用SPSS17.0软件，对灌区降雨量进行统计分析，并采用水文适线法进行排频分析[3-5]；同时，利用Mann-Kendall检验法对降雨量进行趋势性变化分析[6]。

2 结果与分析

2.1 赣抚平原灌区降水时间分布规律分析

2.1.1 降水量描述性统计分析

通过SPSS17.0软件对江西省灌溉试验中心站1978-2012年降雨量数据分月进行描述性统计分析，结果如表1所示。

据表1可知，赣抚平原灌区多年平均降雨量为1 512 mm，最大年降雨量为2 296 mm，最小年降雨量为940.9 mm。降雨在年内分布不均匀，春季-夏初多雨，4-6月降雨量均值达到688.7 mm，降雨量占年雨量的45.5%；7-9月水资源相对不足，3个月平均降雨量为324 mm，仅占年降雨量的21.4%。

从分月降雨量的中位数分析来看，年降雨量中位数为1 481 mm，接近于平均数1 512 mm，偏度系数为0.332，偏小，因此，年降雨量比较稳定；而部分月份降雨数据年际波动性比较大，偏度系数大于1，存在明显的右侧较长尾部。其中，6月中位数为247.7 mm，平均值为273.8 mm，而最大值高达942.9 mm，偏度系数达到2.223，分布明显右偏。7-9月降雨量中位数分别为116.3、97.9和53.7 mm，总和为267.9 mm，降雨处于偏少状态。

表1 分月降雨量描述性统计分析 mm

而据江西省灌溉试验中心站1978-2012年水稻需水量统计数据分析来看， 8月需水量为最大，9月需水量次之。其中，8月和9月需水量均值分别为172.6和152.6 mm，月需水量均大大高出其间降水量，表现出容易受旱状况。7月需水量为118.6 mm，上旬为早稻黄熟期，田面为落干状态，需水量小，但中下旬为晚稻整田栽插和返青阶段，泡田用水量大，用水集中，且田面需保持一定水层以利返青，这时期用水量大，为灌溉用水高峰期，遇降雨量少时，容易出现受旱状况。

2.1.2 降水量趋势性分析

通过对江西省灌溉试验中心站1978-2012年年降雨量和水稻需水关键期(7-9月)数据进行分析，绘制趋势变化图(见图1)。

图1 年总降雨量、7-9月降雨量趋势图

从图1可以看出，年总降雨量值、7-9月降雨量值没有明显的趋势性变化。通过利用Mann-Kendall检验法对上述降雨量值进行一致性检验，结果表明，7-9月降雨量检验值均非常小，而且对应的P值均在0.8以上(具体见表2)，通过了一致性检验，没有显著性差异。而年降雨量对应的检验值为0.19，P值为0.11，超过90%的置信区间，通过了一致性检验，没有显著的趋势性变化。

2.1.3 降水量排频分析

当降水量数据满足了一致性条件，可采用皮尔逊III型函数对历年降雨量数据来估计总体统计参数和分布规律。通过对历年降量雨数据进行分析，得到降雨量的样本参数如表3所示。

表2 1978-2012年降雨量Mann-Kendall检验值 mm

表3 降雨量的样本参数

Cv即为变异系数，变异系数越大说明离散化程度越高。从样本估计的Cv来看，表明7-9月的降雨波动大，年际差异大，降雨极不均匀；其中9月的波动最为激烈，说明这段时间容易产生季节性干旱。从年总降雨量来看，其均值为1 512 mm，而且波动较小。

根据1978-2012年降水量统计数据样本，通过P-Ⅲ曲线软件，利用适线法估计频率理论估计法，得到赣抚平原灌区各频率年月降雨量，具体见表4。

表4 赣抚平原灌区各频率年降雨量 mm

通过分析计算，得到90%频率年年降雨量为1 088 mm，7-9月分别为38、29、9 mm；75%频率年降雨量为1 264 mm，7-9月分别为61、60、27 mm；50%频率年年降雨量为1 482 mm ，7-9月分别为102、108、53 mm。不同频率年的月降雨量差异较大，其中90%频率年9月降雨量较小。

2.2 赣抚平原灌区干旱时间分布分析

2.2.1 旱情等级划分

由于不同地区、不同气候特点的差异，则干旱的定义有所不同，即使用同一个公式，其阀值也会差异很大[7-11]。所以，建立一个适合不同区域的干旱指标体系是十分必要的。

本文以江西省灌溉试验中心站1978-2012年降雨量为分析对象，选用当前较为普遍采用的《气象干旱等级标准》，利用降水距平百分比分析方法，对旱情等级进行划分[12]。由于各地降雨分布以及降雨量变化程度差异较大，利用降雨量距平百分率划分干旱等级对不同地区和不同时间段内以及不同时长有较大差别。因此，通过采用国内外较常用的累计频率法对干旱指标的阀值进行修正。通过利用江西省灌溉试验中心站1978-2012年降雨量数据，计算年降雨量累计频率，得到修正后的干旱等级指标阀值，年降水距平百分率的原始值与修正后的值见表5。

2.2.2 灌区干旱年分布分析

根据上表年降雨量距平百分率修正阀值，对江西省灌溉试验中心站1982-2012年期间年降雨量数据进行分析，评价各年度不同干旱情况，具体见表6。

从表6来看，赣抚平原灌区近30年来，特旱年份有2 a，占比6.4%，重旱年份有2 a，占比6.4%，中旱年份有3 a，占比9.8%，轻旱年份有2 a，占比6.4%，正常年份有22 a，占比71.0%。因此，总体来说，受旱年份占比29%，其中中旱以上年份占比22.6%；正常年份占比71%。

表5 年降雨量距平百分率原始值及修正后的阀值

表6 赣抚平原灌区干旱年份分布情况

2.2.3 灌区7-9月干旱分布分析

通过利用月降雨量数据进行修正《气象干旱等级标准》中的月份尺度干旱阀值。修正情况如表7所示。

表7 月降雨量距平百分率原始值及修正后的阀值

由表7可知，降雨量距平百分率干旱等级的原始阀值与修正阀值基本一致，这也从实测资料的角度证实了干旱评估标准中给出的降雨量距平百分率干旱指标在赣抚平原灌区较为实用，可用于灌区气象干旱监测。

现采用干旱等级修正阀值对江西省灌溉试验中心站1978-2012年水稻易旱期7-9月降雨量数据进行干旱分析，分析结果见表8。

从表8来看，赣抚平原灌区近35年来，7月特旱年份有1 a，占比2.9%，重旱年份有1 a，占比2.9%，中旱年份有1 a，占比2.9%，轻旱年份有6 a，占比17.1%，7月受旱年份占比为25.8%,正常年份有26 a，占比74.2%。因此，总体来说，7月受旱年份较少，以轻旱为主。8月无特旱年份，重旱年份有4 a，占比11.4%，中旱年份有2 a，占比5.7%，轻旱年份有6 a，占比17.2%，正常年份有23 a，占比65.7%。因此，总体来说，8月受旱年份占比为34.3%，受旱年份较7月明显增加，较容易受旱。9月特旱年份有3 a，占比8.6%，重旱年份有2 a，占比5.7%，中旱年份有3 a，占比8.6%，轻旱年份有4 a，占比11.4%，正常年份有23 a，占比65.7%。因此，总体来说，9月受旱年份占比为34.3%，受旱年份较7月明显增加，但与8月持平，表现为较易受旱。但受旱严重程度8月比7月严重，9月比8月严重，八九月为重点抗旱期。

表8 赣抚平原灌区7-9月干旱年份分布

3 结 语

(1)赣抚平原灌区降雨在年内分布不均匀，4-6月降雨量占年雨量的45.5%，7-9月降雨量占年降雨量的21.4%。年总降雨量偏度系数偏小，6-9月降雨量年际波动性比较大，偏度系数偏大。年总降雨量值、7-9月降雨量值没有明显的趋势性变化。

(2)赣抚平原灌区近30年来，受旱年份占比29%，其中，中旱以上年份占比22.6%；正常年份占比71%。

(3)赣抚平原灌区7月受旱年份较少，以轻旱为主；8月和9月受旱年份占比均为34.3%，比较容易受旱，八九月为重点抗旱期。

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[1] 吴国琛.山江湖工程的回顾与展望[M]. 南昌：江西林业科技,1999:31-33.

[2] 闵 骞.鄱阳湖区干旱与变化[J].江西水利科技,2006,(3):125-128.

[3] 江 聪,熊立华.基于皮尔逊Ⅲ型分布的汉口站年最小月流量趋势性分析[J].长江科学院院报,2013,(30):16-20.

[4] 梁忠民,胡义明,王 军.非一致性水文频率分析的研究进展[J].水科学进展,2011,(22):864-871.

[5] 叶守泽.水文水利计算[M]. 北京：中国水利水电出版社，1992:45-69.

[6] 曹洁萍,迟道才,武立强,等.Mann-Kendall检验方法在降水趋势分析中的应用研究[J].农业科技与装备,2008,(5):35-37.

[7] 张 强,鞠笑生,李淑华.三种干旱指标的比较和新指标的确定[J].气象科技，1998,(2):48-52.

[8] 谢五三,田 红.五种干旱指标在安徽省应用研究[J].气象,2011,(4):503-507.

[9] W Palmer.Meteorological drought [D]. U.s department of Commerce Weather Bureau Research Paper,1965:45-48.

[10] TB McKee,NJ Doesken,John Kleist.The relationship of drought frequency and duration to time scales[C]∥ Eighth Conference on Applied Climatology,1993:17-22.

[11] Kite G W.Frequency and risk analysis in hydrology [M].Water Resources Publication,1978.

[12] GB/T20481-2006，气象干旱等级标准[S].