鹤壁市区域内降水量情况分析

郭安强

(河南省鹤壁水文水资源勘测局，河南 鹤壁 458030)

1 前言

鹤壁市地处河南省北部，位于太行山东麓向华北平原过渡地带。地理坐标东经113°59′～114°45′，北纬35°26′～36°02′；南北长67 km，东西宽69 km。南与新乡市毗邻，东与滑县相连，西北与安阳市接壤。京广高铁、京广铁路、京港澳高速公路、107国道和9条省道纵横穿越全境。全市总面积2 182 km2，其中市区面积513 km2，总耕地9.60×104hm2，辖浚县、淇县、淇滨区、山城区、鹤山区5个行政区。

鹤壁市属暖温带半湿润季风气候，受地理位置及地形影响，四季分明，冬季寒冷，夏季酷热，寒暑期长，温季较短，气温变化较大。夏季多偏南风，冬季多偏北风，常年主导风为东北风。多年平均气温14.20℃，极端最高气温42.30℃，极端最低气温-15.50℃。降水量年际相差悬殊，年内分配不均，每年降雨主要集中在6、7、8、9四个月，占全年降水量70%以上，多年平均降水量616.11 mm，最大年降水量1 626.90 mm，最小年降水量239.60 mm。多年平均水面蒸发量1 025.60 mm，蒸发大于降水，属偏干旱区，平均相对湿度59%，全年无霜期225 d。

大气降水是地表水和地下水的补给来源，一个区域的降水量的多寡基本上反映了该区域水资源的丰枯状况。

第三次全国水资源调查评价系列为1956—2016年，文章对降水量的分析评价系列与第三次水资源调查评价一致。

2 鹤壁市雨量站情况

鹤壁市水文系统现有各类雨量观测站点82处，其中整编雨量站(在水文年鉴刊印)14处，自动遥测雨量站点68处。整编雨量站大都设立于20世纪五六十年代，至今已积累了50a以上的长系列降水资料，自动遥测雨量站从2006年国家防汛指挥系统工程开始建设，至2016年已建成68处。鹤壁市水文系统整编雨量站见表1。

表1 鹤壁市水文系统整编雨量站一览表

3 雨量站的选取情况

①选用的雨量观测站，其资料质量较好、系列较长、面上分布较均匀。在降水量变化梯度大的地区，选用的站要适当加密，同时应满足分区计算的要求。②采用的降水资料应为经过整编和审查的成果。③计算分区降水量和分析其空间分布特征，应采用同步资料系列；而分析降水的时间变化规律，应采用尽可能长的资料系列。④资料系列长度的选定，既要考虑评价区大多数测站观测年数，避免过多地插补延长，又要兼顾系列的代表性和一致性，并做到降水系列与径流系列同步。⑤选定的资料系列如有缺测和不足的年、月降水量，应根据具体情况采用多种方法插补延长，经合理性分析后确定采用值。

根据以上雨量站选取原则，评价选取鹤壁市区域内及新乡、安阳水文系统雨量观测站点及浚县气象站雨量资料，共计13处。

4 多年平均降水量分析计算

由于所选雨量站地理分布不均匀，西部山区降水量变化梯度相对较大，雨量站点也较密，东部平原区降水量梯度变化较小，所选用的雨量站点相对也较稀疏，故本次平均降水量计算，均采用泰森多边形法。

泰森多边形法又叫垂直平分法，主要用于雨量站布设不均匀，或者有些布设位于区域的边界上，显然用算术平均法不合理，此法计算公式如下：

(1)

式中：pi为第i分区的逐年年降水量，mm；ai为第i分区的面积，km2；A为计算分区总面积，km2。

全市多年平均降水量的计算是在各县(区)平均降水量的基础上，以各县(区)面积为权重来进行计算，时段选用1956—2016年、1956—2000年及1980—2016年3个不同时段。鹤山区、山城区均属山丘区，浚县均属平原区，淇滨区和淇县境内既有山丘区又有平原区。各县区及流域分区不同时段多年平均降水量计算结果见表2。

表2 各县区及流域分区不同时段多年平均降水量表

续表

5 降水量情况分析

从表2中可以看出，鹤壁市全境多年(1956—2016)平均降水量为616.11 mm，合13.44亿m3。全境漳卫河山区降水量大于漳卫河平原降水量，其中漳卫河山区平均为649.66 mm，其中淇县漳卫河山区的多年平均降水量最大，为666.38 mm；淇滨区次之，为657.09 mm；山城区最小，为608.42 mm。全境漳卫河平原为604.41 mm，其中淇滨区最大，为634.60 mm，浚县最小，为591.57 mm。

5.1 不同频率年降水量分析

水文现象和其它的自然现象一样，在它本身发生、发展和演变的过程中，包含着必然的一面，也包含着随机性的一面。有的年份大，有的年份小，其变化规律符合P-Ⅲ分布规律。

境内共选取鹤壁、盘石头、新村、前嘴、朝歌及淇门共6个雨量站进行频率计算，资料系列为1956—2016年，成果见表3。

表3 鹤壁市境内典型雨量站1956—2016年不同频率年降水量分析成果表

5.2 降水量时空分布特征

根据此次评价所选取的雨量站资料，绘制鹤壁市多年平均年降水量等值线图，如图1。

图1 鹤壁市多年平均降水量等值线图(1956—2016年)

从图1可以看出，鹤壁市年降水量的区域分布很不均匀，总体上是由东向西呈递增趋势。东部浚县平原区年降水量梯度变化比较平缓，西部山丘区年降水量梯度变化比较大，其中淇县前嘴雨量站为降水量高值区，多年平均年降水量为710.70 mm，山丘区降雨量以前嘴为中心分别向北和向南递减，前嘴到塔岗方向变化剧烈，前嘴到小南海方向变化相对平缓。

采用年降水量变差系数Cv和最大年降水量与最小年降水量比值来分析鹤壁市降水量的年际变化特征。利用本次评价所用雨量站1956—2016年降水量系列资料，计算确定年降水量统计参数Cv，并绘制出同步期的年降水量变差系数Cv等值线图，见图2。

图2 鹤壁市多年平均降水量变差系数Cv等值线图(1956—2016年)

5.3 降水量的丰枯变化分析

(2)

图3 鹤壁站年降水量距平曲线图

图4 鹤壁站年降水量差积曲线图

从如图3～4这两个典型雨量站降水量距平曲线和差积曲线的变化趋势可以看出，鹤壁市20世纪50、60、70年代，降水量总体上偏丰，进入20世纪80、90年代和21新世纪后，降水量明显偏小。

从图3和图4可以看出，鹤壁雨量站1956—1964年总趋势年降水量比多年均值多，为丰水年；1965—1985年，总的来说，降水与均值相比，虽然中间有几年降水偏少，但大多年份与均值相比基本持平，这一时期，该站降水基本持平稳状态。1985—2016年，该站降水大多年份低于多年平均。