滨州市滨城区年降水量频率统计分析

李本厚，潘 毅，王鲁北

(滨州市水文中心，山东 滨州 256600)

0 引言

滨城区地处黄河下游鲁北平原，滨州市中心城区。东临东营市利津县，南与博兴县、淄博市高青县毗连，西与惠民、阳信两县交界，北与滨州市沾化区接壤。滨大高速与205国道纵穿南北，220国道横贯东西，德龙烟铁路穿境而过。全区境域横跨黄河下游两岸。滨城区属东亚暖温带亚湿润大陆性季风气候区，受自然地理环境、太阳辐射和季风的影响，形成气候温和、四季分明、雨量集中的基本气候特征。

降水量是指在一定时段内，从大气降落到地面的降水物在地平面上所积聚的水层深度。[1]降水观测是研究流域或地区水文循环系统的动态输入项目，是水资源的最重要的基础资料之一，对于工农业生产、水利开发、江河防洪和工程管理等方面作用很大[2]。同时通过监测降雨量可以及时掌握土壤墒情和农田积水情况、可以判断是不是发生洪涝灾害，如果降雨量过大出现洪涝灾害，需提前做好防洪措施。在应对在一些特殊的灾害如台风、暴雨等情况下，及时采取措施可以减轻灾害造成的损失。降水量的及时有效监测和规律分析对地方政府提升防汛抗旱减灾能力意义重大。本文通过对滨州市滨城区历年降水量分析，研究其变化规律，提出合理化的建议。

1 资料采用

文中分析使用的数据为国家基本雨量站即堡集闸水文站、里则镇雨量站、北镇雨量站。堡集闸水文站处于滨州市滨城区三河湖镇、里则镇雨量站处于滨州市滨城区里则街道里则村、北镇雨量站处于滨州市滨城区黄河三路506号水文中心。三处雨量站点均为滨州市国家基本雨量站，观测设施均符合国家规范要求，观测数据真实可靠，本次频率分析所采用1971—2022年实测降水量观测资料通过合理性对照检查，数据可靠度高，可用于资料分析。

2 分析方法介绍

2.1 皮尔逊Ⅲ型频率曲线

英国生物学家皮尔逊通过很多资料的分析研究，提出一种概括性的曲线族，包括13种分布曲线，其中第Ⅲ型曲线被引入水文计算中，成为当前水文计算中常用的频率曲线。[3]

皮尔逊Ⅲ型曲线是一条一端有限、一端无限的不对称单峰曲线，数字上称为伽玛分布，其概率密度函数见公式(1)：

(1)

式中，Γ(α)—α的伽玛函数；α、β、a0皮尔逊Ⅲ型分部的形状、尺度和位置参数，α>0，β>0。[3]

显然，α、β、a0确定以后，该密度函数也随之确定。可以推证，这3个参数于总体的3个统计参数EX、Cv、Cs具有下列关系[3]：

(2)

(3)

(4)

(5)

2.2 年降水资料分析

根据滨州市滨城区现有基本雨量站数据，对1971—2022年共51年资料进行统计，区域平均降水量采用算术平均法计算，以三站年降水量平均值作为滨州市滨城区年均降水量，统计汇总数据如图1所示。

图1 滨州市滨城区1971—2022年平均降水量

2.3 年均降水量频率分析

图2 滨州市滨城区1971—2022年年均降水量频率曲线

根据点绘年均降水量频率曲线及丰平枯频率得滨州市滨城区丰枯情况及对应降水量见表1。

表1 滨州市滨城不同代表年降水量

3 年均降水量数据分析

3.1 统计方法

由图2可知，本文对1971—2022年滨州市滨城区年均降水量频率分析，采用适线法估计总体参数绘制的皮尔逊Ⅲ型频率曲线，曲线与观测点据配合较好，拟合度高，在偏丰水年、偏枯水年和枯水年的统计分析中，查线计算相应降水量精度较高。

3.2 变化趋势分析

根据对滨州市滨城区1971—2022年降水量资料变化趋势的Mann-Kendall统计检验[4]，Z=0.80，所以可分析得出滨城区年降水量变化呈现上升趋势。利用Mann-Kendall检验法对年降水量资料做趋势检验，将获得的UB统计量和UF统计量[4]绘于图3。从图3可得：滨城区年降水量的UF统计量曲线从1996—1999年期间出现正负波动，2019年开始大于零。即滨城区年降水量量自2019年开始出现上升趋势。UF统计量曲线和UB统计量曲线在2021年在临界线内相交，即自2021年为突变开始时间。

图3 滨州市滨城区1971—2022年降水量Mann-Kendall检验曲线

3.3 滨城区丰枯年统计分析

由表1中丰枯年份对应降雨量划分，对滨城区1971—2022年对应代表年分类，具体见表2。由表中分析可知，滨城区1971—2022年共出现枯水年(含偏枯水年)18次，出现平水年13次，出现丰水年(含偏丰水年)21次。自2019年以来均为丰水年，且自2021年开始，年均降水量开始较往年丰水年降水量显著增加。同样说明滨城区年降水量量自2019年开始出现上升趋势，且在2021年开始上升趋势显著。

表2 滨城区1971—2022年分类表

4 结语

通过对滨州市滨城区历年年降水量变化规律进行分析，总结了当前和今后一段时期降水情况，对地方政府开发利用、保护水资源，提升防汛抗旱减灾能力具有重要意义。

(1)滨州市滨城区年降水量近年总体呈上升趋势。自2019年以来年均降水量开始较往年丰水年降水量显著增加，且在2021年开始上升趋势显著。

(2)下一步水文部门需要现有站网基础上，进一步增加雨量站网密度，提升面雨量观测精度。

(3)地方政府要再现有基础上进一步强化防汛减灾体系建设，做好超标准降水、洪水应对预案，提升应急减灾能力。

(4)强化信息化建设。地方政府要加强应急指挥调度能力建设，监测部门积极推动降水观测设施信息化程度，有效提升降水观测及时性和可靠性。