彬州市降雨径流变化趋势分析

张琳娜

（咸阳市彬州市水资源工作站,陕西 咸阳 713500）

降雨径流对区域水资源影响深远。为适应彬州市经济社会发展和水资源供求情况的新变化,科学规划水资源的开发利用与保护,需对彬州市降雨径流变化趋势进行分析。

1 概况

彬州市地势西南高东北低,总面积1184 km2,现辖13 个镇37 万人。彬州市属于暖温带半干旱大陆性季风气候,多年平均降水量为588.5 mm ,多年平均水面蒸发量为853 mm,干旱指数为1.4左右。境内有大小沟道4089 条,其中流域面积在100 km2以上的有四郎河、红岩河、三水河、磨子河、水帘河、太峪河及百子沟。主要河流特征值见表1。

表1 彬州市主要河流特征值表

2 降雨分区及计算方法

2.1 降雨分析

根据彬州市自然地理条件及水资源分布特点、水资源开发利用现状等实际情况,采用流域分区套行政分区的方法,将彬州市划分为4个水资源综合利用五级分区 。各分区具体情况叙述如下：

①北部高原沟壑区：包括泾河以北的丘陵及高原区域,不含泾河川道区域,面积601 km2。主要河流有四郎河、红岩河、百子沟及三水河。涉及永乐镇、北极镇、新民镇、小章镇、炭店镇、香庙镇、龙高镇共7 个镇。

②泾河川道区：包括泾河沿岸的川道区域,面积108km2。涉及北极镇、义门镇、城关镇、炭店镇、香庙镇、太峪镇共6个镇。

③南部梁峁沟壑区：为泾河以南的梁峁区域,不包括泾河川道。面积253 km2。区域主要有水帘河、西沟、南沟、太峪河等河流,地下水埋藏较深。涉及城关镇、水口镇、韩家镇、太峪镇4个镇。

④南部丘陵水源涵养区：主要为西南部山丘区,面积222 km2。县城水源水帘河、太峪河、磨子河等河流河源均发源于此,涉及韩家镇、太峪镇、底店镇3 个镇。

2.2 计算方法

根据区域降水量的分析计算需要,收集了北极、新民、景村、芦村河、天堂寺、亭口6个雨量站1956年～2015年59年月年降水量观测系列资料,作为彬州市区域降水量分析计算及多年平均降水量等值线勾绘的主要选用站。因县域内雨量站点稀少,分布不均匀,且泾河以南无雨量站点,因此,区域降水量采用泰森多边形法（见图1）进行分析计算,并以多年平均降水量等值线法进行复核。泰森多边形法计算公式如下：

图1 泰森多边形法

式中：Xi为雨量站i的时段降雨量,mm； fi为雨量站i的多边形面积,km2；F为各多边形面积之和,km2。

3 降雨分析

依据区域7个雨量站1956年～2015年同步期长系列降水量资料,计算得彬州市多年平均降水量588.5 mm,折合年降水总量为69679 万m3。最大年降水量为910.7 mm,发生在1983 年,最小年降水量为347.4 mm,发生在1995 年,极值比为2.6,变差系数0.19,最大、最小年降水量分别是多年降水量的154.7%、59.0%。

3.1 分区年降水量

根据区内雨量站点1956年～2015年59年同步系列数据,计算得各水资源利用分区中面平均年降水量最大为南部丘陵水源涵养区,达618.8 mm,最小为泾河川道区,为560.3 mm,前者是后者的1.10倍。分区多年平均降水量、变差系数Cv、倍比及不同频率年降水量计算成果见表2。

表2 彬州市水资源利用分区降水量成果表

3.2 降水时空分布特点

由于受地形及大气来源的影响,区域降水量的时空分布特点为：地域分布不均,年际间变化较大,年内分配极不均匀。

（1）降水量的地区分布

区域多年平均降水量分布总体上是泾河川道最小,由泾河川道向南塬、北塬逐渐递增,南部大于北部,山区大于塬区。北部高原沟壑区大部分区域年降水在560 mm～620 mm之间,最大为西北部四郎河丘陵沟壑区,年降水大于620 mm；南部梁峁沟壑区在560 mm～600 mm之间,南部丘陵水源涵养区大部分区域在600 mm～620 mm之间,水帘河、磨子河上游、太峪河河源在620 mm以上；泾河川道在550 mm～560 mm之间。最大为南部水帘河河源区域,年降水量大于630 mm以上,最小为泾河川道县城区域在550 mm左右。

（2）年际变化

通过对选用雨量站1956 年～2015 年同步期系列资料分析计算,区域降水量站点变差系数Cv在0.21～0.24之间,各站点系列最大与最小年降水量极值比在2.74～3.67之间,降水量年际变化较大。彬州市选用代表站变差系数、极值比统计见表3。

表3 彬州市选用雨量站极值比及变差系数统计

从表3可以看出：北极站极值比最大3.67,景村站最小为2.74。南部、北部降水站点比泾河川道降水站点的极值比、变差系数的数值要大,在区域上表现为由南部、北部向中部逐渐递减。

（3）年内分配

区域年内降水表现出春季少雨,夏季集中,秋季不够,冬季稀少,年内分配极不均匀。多年平均最大月、春、夏、秋、冬四季及汛期降水量占全年降水量百分比统计见表4。

表4 彬州市雨量代表站四季、汛期、最大月降水量占年降水百分比统计

从站点的统计数据可以看出年降水主要集中在夏季,各站点夏季6月～8月降水量占全年降水量在44.3%～56.2%之间,汛期6月～9月降水量占全年降水量在63.2%～72.7%之间,所占权重很大。

四季分配为：春季降水量约占全年降水量15.0%～20.3%之间；夏季降水量约占44.3%～56.2%之间；秋季降水量占年降水24.8%～31.6%；冬季降水量占年降水的3.1%～4.2%之间。多年平均最大月降水量出现在7月、8月、9月份,最大月占年降水百分比在18.1%～24.4%之间,最小月降水量均出现在12月份,最小月占年降水百分比在0.7%～1.0%之间,最大月是最小月的18.9～30.5倍；连续四个月降水量出现在汛期6月～9月。

3.3 降水量的变化趋势

按年代分时段对各站降水做统计分析,选用站各时段降水与多年均值比较见表5,各时段降水距平见表6。选用站各时段降水量中,以1981年～1990年最丰,1991年～2000年最枯。从各时段降水量的变化情况看,1956年～2015年近59年来,区域雨量代表站年降水量总的趋势是丰枯交替频繁变化。在区域上表现为南部丰枯变化比北部丰枯变化剧烈。

表5 选用站不同时段平均年降水量统计表

表6 选用站不同时段年降水量距平表

通过选用站各时段降水量与多年均值的距平分析来看：1981年～1990年偏多幅度最大,在3.6%～15.5%之间；1956年～1960年、1971年～1980年、1991年～2000年三个时段大部分雨量站降水量比多年平均偏少, 1991年～2000年比多年平均偏少幅度最大,偏枯在6.2%～19.5%之间。1956年～2015年59年间降水随时段呈现出稍枯、稍丰、枯、丰、枯、丰的变化过程,也就是说区域降水随时间表现为丰枯不断交替变化的趋势。各年代降水量变化趋势图见图2。

图2 雨量站各年代降水量变化趋势图

4 主要河流年径流特征

根据区域代表性原则,选择红岩河、百子沟、三水河、水帘河、南沟、太峪河共六条河流做作为主要河流,分析其特性。

4.1 地区分布

通过对6条河流的分布分析,区域年径流深的地区分布与降水量的地区分布相似,总的规律是由泾河川道向北部、南部逐渐递增,南部递增比北部幅度大。北部高原沟壑区多年平均径流深一般在50 mm～65 mm之间；泾河川道在40 mm～50 mm之间；南部沟壑梁峁区在50 mm～70 mm之间；南部丘陵水源涵养区在70 mm～80 mm之间,水帘河、磨子河河源区在80 mm以上。

4.2 年际变化

区域河川径流为降雨补给,径流的年际变化一般主要受降水的影响,呈现和降水相类似的地域性差异,所不同的是径流除受降水的影响外,同时还受到区域地质、地貌等下垫面条件的影响,因此,径流的年际变化比降水量更为剧烈,地区间的差异也较大。

区域主要河流年径流的变差系数Cv值在0.62～0.8之间,红岩河最大,为0.8,水帘河最小,为0.62；主要河流年径流量极值比变化在19.8～13.1之间, 水帘河最小,为9.8,红岩河最大13.1；径流量的年际变率在2.78～3.33之间；主要河流的年际间的变率与极值比、变差系数基本上相对应。

4.3 年内分配

域内径流年内分配受降水年内分配的影响,呈现与降雨基本一致的特点,多年平均年内月分配很不均,径流量主要集中于7月～10月或8月～11月,且多以洪水的形式出现。丰水年比枯水年的汛期及连续四个月百分比大,月极值比也大,也就是说,丰水年汛期水量大且集中,而枯水年各月径流比较平均。

5 结语

彬州市水资源主要以降雨和江河径流补给为主,而径流又受降雨影响较大。通过分析区内降雨径流特征可知,彬州市降雨和径流的特征相似,即从泾河川道分别向南、北递增,南部大于北部,山区大于塬区。降雨趋势呈丰枯交替,径流区域和年际差异较大,年内主要集中于汛期,可供当地水资源开发利用进行参考。