北川河降雨多时空演变规律分析

丁新辉　刘孝盈　刘广全　刘闰妍　苟正琴

［关键词］ 降雨量；最大降雨量；月降雨集中度；北川河

［摘 要］ 为揭示北川河流域降雨的演变规律及其特征，对1964—1990年和2006—2019年开府、圪洞和峪口3个雨量站的降雨情况进行了分析，结果表明：①北川河流域2006—2019年降雨量较20世纪60—90年代有增加的趋势，其中2006—2019年6—10月的降雨量较20世纪60—90年代有明显增加，增幅分别为24.4%、12.6%和15.9%，而各站6—10月的降雨量占全年降雨量的比例略有下降，降幅分别为0.9、0.3和0.7个百分点；②20世纪60—90年代各站点月日最大降雨量变化的差异程度为圪洞站<峪口站<开府站，2006—2019年各站点月日最大降雨量变化的差异程度为圪洞站<开府站<峪口站。

［中图分类号］ P426.6［文献标识码］ A［文章编号］ 1000－0941（2023）09－0040－03

降雨本身具有时空分布不均匀的特征，加之雨量站空间分布散落，给降雨的精准观测造成了很大困难[1-4]。各雨量站监测数据仅代表其所在小流域的降雨量，很多学者采用距离平方反比法进行降雨量的空间插值表征流域降雨，却无法对其准确性进行验证，尤其是对汛期降雨量的预测缺少研究[5-7]。为此，本研究以北川河流域为例，提出从降雨集中度的角度来研究多时段、多站点降雨特征，探究降雨规律，为科学推测降雨总量提供依据。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

北川河为山西吕梁三川河三大支流之一，发源于方山县北与岚县交界的马坊镇赤坚岭，自北向南贯穿方山县全境，自上而下汇聚了开府沟、屹洞沟、峪口沟等支沟后进入离石县。全长104.5 km，流域面积1 182.87 km2， 河床比降6.4%。全流域属暖温带大陆性季风气候区，据气象资料，近30 a中，流域涝灾平均3 a一遇。北川河上源多为花岗岩和古老变质岩山区，降水较多，年平均降水量为560 mm。盐碱地主要为干流东西两侧的河滩地，20世纪70年代初有200 hm2，经排涝改良，现存100 hm2。

1.2 数据来源与处理

为分析北川河流域降雨量的变化规律，本研究采用的降雨资料为1964—1990年及2006—2019年的系列资料，来自开府、圪洞和峪口3个雨量站。统计各雨量站逐月降雨量和日最大降雨量，如果某月没有降雨，则该月降雨量记为零，该月日最大降雨量记为空。采用日最大降雨量与月降雨量的比值表示降雨的集中度，以此来反映降雨在当月内和月际间的变化趋势。

2 结果与分析

2.1 不同年代开府、圪洞和峪口雨量站降雨趋势分析

北川河流域开府、圪洞和峪口雨量站实测降雨量逐年、逐月变化过程见图1。20世纪60—90年代开府、圪洞和峪口3个雨量站的年均降雨量分别为498.2、550.1和490.4 mm，各站点年际差异分别为161.2、118.6和115.9 mm2；2006—2019年3个站点的年均降雨量分别为627.5、621.9和573.7 mm，各站点年际差异分别为127.5、103.7和87.9 mm2。这说明进入21世纪后3个站点的年降雨量均有增加趋势，各站点年降雨量变化的差异程度为峪口站<圪洞站<开府站。

开府、圪洞和峪口雨量站20世纪60—90年代1—5月的月均降雨量分别为81.7、90.1和79.6 mm，而2006—2019年3个雨量站1—5月的月均降雨量分别为105.1、101.7和96.6 mm；20世纪60—90年代11—12月3个雨量站的月均降雨量分别为14.1、16.7和14.9 mm，而2006—2019年11—12月3个雨量站的月均降雨量分别为21.7、21.0和18.2 mm。这说明1—5月和11—12月月均降雨量均呈现出较为明显的上升趋势。20世纪60—90年代6—10月3个雨量站的月均降雨量分别为402.4、443.4和395.9 mm，分别占年均降雨量的80.7%、80.6%和80.7%；而2006—2019年6—10月的月均降雨量分别为500.7、499.2和458.8 mm，分别占年均降雨量的79.8%、80.3%和80.0%。这说明在北川河流域，2006—2019年6—10月的降雨量较20世纪60—90年代6—10月的有明显增加，增幅分别为24.4%、12.6%和15.9%，而3个站点6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降，分别下降0.9、0.3和0.7个百分点。

2.2 不同年代开府、圪洞和峪口雨量站日最大降雨量趋势分析

根据开府、圪洞和峪口雨量站资料统计出月日最大降雨量逐年变化过程见图2。20世纪60—90年代1—12月3个站点的平均日最大降雨量分别为182.4、198.0和182.0 mm，年际差异分别为44.0、29.3和33.7 mm2；而2006—2019年1—12月3个站点的平均日最大降雨量分别为216.6、219.0和210.0 mm，年际差异分别为35.7、32.4和38.9 mm2。这说明进入21世纪后3个站点的平均月日最大降雨量均有增加趋势；20世纪60—90年代各站点月日最大降雨量变化的年际差异大小为圪洞站<峪口站<开府站，而2006—2019年各站点月日最大降雨量变化的年际差异大小为圪洞站<开府站<峪口站。

开府、圪洞和峪口雨量站20世纪60—90年代1—5月平均日最大降雨量分别为38.5、39.1和37.5 mm，而2006—2019年1—5月平均日最大降雨量分别为44.4、47.0和41.6 mm；20世纪60—90年代11—12月平均日最大降雨量分别为8.2、9.2和8.9 mm，而2006—2019年11—12月平均日最大降雨量分别为9.3、8.7和8.6 mm。所以，1—5月和11—12月的平均日最大降雨量在開府站表现为小幅上升，而圪洞和峪口站1—5月平均日最大降雨量均表现为上升趋势，11—12月均表现为下降趋势。20世纪60—90年代6—10月平均日最大降雨量分别为135.7、149.6和135.7 mm，2006—2019年6—10月平均日最大降雨量分别为162.9、163.2和159.7 mm。由此可见在北川河流域，2006—2019年6—10月平均日最大降雨量较20世纪60—90年代有明显增加，增幅分别为20.0%、9.1%和17.7%。

2.3 不同年代开府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分析

图3为开府、圪洞和峪口雨量站月降雨集中度分布情况。由图3可知，无论是20世纪60—90年代，还是2006—2019年，开府、圪洞和峪口3个雨量站的1—12月月降雨集中度均表现为先下降后上升的趋势，主要原因是在1—3月和11—12月，降雨量和降雨次数均较少，导致月最大降雨量占全月降雨量的比例较高（60%以上），且不同站点间的月降雨集中度差异较大，一定程度上说明在这些区域降雨量差异性也很大。4—5月和10月的月降雨集中度在0.4～0.5之间，7—9月的月降雨集中度在0.3～0.4之间。20世纪60—90年代开府、圪洞和峪口3个站点的降雨集中度与2006—2019年同时期的差别不大，具体表现为20世纪60—90年代的降雨集中度平均值略大于2006—2019年3个站点的降雨集中度平均值。

3 结论

通过对北川河1964—1990年和2006—2019年開府、圪洞和峪口3个雨量站的降雨情况进行分析，得到初步结论如下：

1）21世纪后3个站点的年降雨量均有增加趋势，各站点年降雨量变化的差异程度为峪口站<圪洞站<开府站。2006—2019年6—10月的降雨较20世纪60—90年代有明显增加，增幅分别为24.4%、12.6%和15.9%，而3个站点6—10月的降雨量占年降雨量的比例略有下降，分别下降了0.9、0.3和0.7个百分点。

2）在北川河流域，2006—2019年6—10月的平均日最大降雨量较20世纪60—90年代有明显增加，分别增加了20.0%、9.1%和17.7%。20世纪60—90年代3个站点平均月日最大降雨量变化的差异程度为圪洞站<峪口站<开府站，而2006—2019年各站点平均月日最大降雨量变化的差异程度为圪洞站<开府站<峪口站。

[参考文献]

[1] 张彩玲，方文，宋昕熠.黄河流域降雨序列时空变化特征研究[C]//中国水利学会2019学术年会论文集（第二分册）.北京：中国水利水电出版社，2019：254-260.

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收稿日期： 2022-09-16

基金项目： 国家自然科学基金项目（U2243210）

第一作者： 丁新辉（1989—），男，河南商丘人，讲师，博士，主要从事经济林土壤侵蚀研究。

通信作者： 刘孝盈（1964—），男，山东潍坊人，教授级高级工程师，硕士生导师，博士，主要从事水土保持与流域管理等研究。

E-mail： dingxh0615@163.com

（责任编辑 杨傲秋）