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湟源地区“2010·07”暴雨洪水调查分析

2024-06-21 来源:钮旅网
第32卷第3期 水文 2012年6月 JOURNAL 0F CHINA HYDROLOGY 近54年定西市降水趋势及突变分析 霍正文,陈 文,凡炳文 (甘肃省水文水资源局,甘肃兰州73000) 摘 要:以定西市1956—2009年降水资料为基础,采用线性趋势、Mann—kendall、滑动t检验等方法,分析 了定西市近54年降水的变化特征。结果表明:定西市年降水量存在减少趋势,平均递减率为11.7mrn/lOa: 西部地区递减率最大,而北部地区的减少趋势最为明显:定西市年降水量系列1986年发生了显著突 变,突变后均值相对减少了47.7ram;除中部地区外,其他各地区也发生了显著性突变,突变减少量在 71.1—81.4mm之间,其中西部地区突变量最大;各地区的突变年份不相一致.东部和北部地区发生在 1968年,南部地区发生在1993年,西部地区发生在1980年。 关键词:降水量;趋势;突变:定西市 中图分类号:P468.24 文献标识码:A 文章编号:1000—0852(2012)03—0088—05 定西市位于甘肃省中部,地处黄土高原西部边 区6县,总面积20 330km 【4J。定西市分属黄土高原和 缘地带和西秦岭末端,干旱少雨.水资源匮乏,降水 秦岭山地两大部分。北部五县地处黄土高原西南部,以 年内高度集中,年际变化悬殊,给当地生产、生活带 黄土梁峁沟壑地形为主,南部岷漳两县位于西秦岭山 来了极大困难,也成为制约区域经济社会持续发展 地北部,地貌以石质中山、中高山地为主。定西市属 的主要瓶颈。20世纪90年代以来.极端气候灾害频 南温带半湿润一中温带半干旱气候.受复杂地形等 发,旱情持续加重,大多数季节性河流干枯,其原因 因素影响,境内南北气候差异明显,类型繁杂,且多 除去全球气候变暖对降水可能产生的影响外,还与 山脉屏障,暖湿气流被阻,水汽来源贫乏,降水稀少, 各种人为活动的直接或间接影响使得有效降水减少 气候干燥,灾害频繁【 。全市1956~2000年系列平均 密切相关rlJ。降水是地球淡水资源的唯一补给来源, 降水量483.1rnm[61,呈南多北少的分布特征.南部一般 是影响水资源的最直接因素『2_,通过影响入渗、径流 在600mm以上,岷县迭藏河上游最高达800mm以 等水文过程,进而影响土壤侵蚀、作物生长等[3J,降水 上:北部一般在500mm以下,洮河下游谷地最低仅 特征变化对于水资源十分紧缺地定西市来说显得非 350ram左右。 常重要.故深入研究定西市的降水变化规律以及区 域分布特征,对优化和调整产业结构、生态和环境治 2资料与方法 理、合理利用和配置水资源、预防干旱灾害等都具有 2.1 资料来源 十分重要的现实意义。 采用甘肃省水资源调查评价时分析计算的1956~ 1研究区概况 2000年及2001—2009年甘肃省水资源公报提供的定 西市年平均降水量数据,在分析区域分布特征时鉴于 定西市位于甘肃中部,东接天水市,西靠兰州市, 实测资料的连续性.重点选取7个雨量站点的数据作 北邻白银市,南连陇南市,并与甘南州、临夏州接壤,地 为代表站,即通渭站、岷县站、临洮站和定西站分别代 理位置东经103。27 一105。38 ,北纬34。07 一36。02 之 表定西市东部、南部、西部和北部地区。渭源、陇西、漳 间。全市辖安定、通渭、陇西、渭源、临洮、漳县、岷县1 县3站平均值代表中部地区。资料摘自历年水文年鉴 收稿日期:2Ol1-05—15 作者简介:霍正文(1976一),女,江苏南京人,工程师,主要从事水文水资源评价、水资源研究等工作。Email:gsswcw@163.com 第3期 霍正文等:近54年定西市降水趋势及突变分析 89 及甘肃省水文资料整编成果。 趋势显著。如果UF和UB两条曲线交叉点位于置信度 2.2分析方法 线之间。那么交叉点对应的时间便是序列突变开始的 (1)趋势分析法:判别分析资料时间序列中的趋势 时间。 变化和倾向率。 (3)滑动t检验法[9.1”。滑动t检验法(以下简称 (2)Mann—kendall非参数趋势检验法17-81。Mann— MTT法)通常用来检验两随机样本显著性差异,其统 Kendall(以下简称M~K法)是分析水文时间序列趋势 计量公式为: 变化的常用方法之一.其检验统计量公式是: (s—1)/、/丽 s>O ={0 s=O (s+1)/、/丽 s<0 2(nl一1)s1+(n2-1)s2 其中.检验统计量s值的推算公式为: 厂 H l sign(x — )=一l Xi-;2j<O s=∑∑sign(xi ){sign( )=0 2;i-;2j=0 式中: 和 为连续随机样本 的两个子样本集;s 和 I sign(xi-x ̄)=l — >O i分别代表施的方差和样本长度(i=1,2);s:为联合样 为正值表示增加趋势,负值表示减少趋势。z的 本方差。给出信度a,得到临界值t。,当 t。时,则接 绝对值在大于等于1.28、1.64、2.32时分别表示通过了 受原假设。 信度90%、95%、99%显著性检验。 3结果与分析 使用连续Mann—Kendall检验可以清晰看到趋势 随时间的变化过程。连续值U(t)为一标准化变量,具 3.1 定西市降水特征 体计算如下: 采用矩法计算降水量统计参数,再进行适线调整 fi 01  t、f -*j -<j 确定,定西市及各地区1956 2009年系列降水特征值 列于表1。从表1可见,定西市多年平均降水量为 ‘ i-1 480.5mm,从不同保证率来看,20%、50%、75%和95% s ∑∑ t=2,3,…一,n i=1 j=l 条件下数值分别为554.5mm、473.2mm、415.7mm和 E( )=f(f—1),4 344.5mm。这意味着定西市4年一遇的枯水年降水量 Var(s )=t(t-1)(2t+5)/72 为415.7mm,20年一遇的枯水年降水量为344.5mm,5 ( ): 些£:1,2,…一 年一遇的丰水年降水量为554.5mm,降水量最大值 、/Var(sI) 715.8mm,出现在1967年,最小值299.9mm,出现在 将原时间序列 分别按顺序和逆序排列,按以上 1997年,最大年份是最小年份的2.4倍。从区域分布 公式计算统计量 (t)分别为UF和UB。如果UF值大 来看,南部和西部多于其他地区,南部是全市降水最多 于0,则表明原序列呈上升趋势,反之则呈下降趋势; 的地区,达567.7mm,北部是降水最少的地区,为 当UF超过置信度线( 嘶=±1.96)时,表明上升或下降 400.1mm。由于定西市下垫面条件的复杂多样,各区域 表1 定西市降水量特征值 Tablel Precipitation characteristics of Dingxi city 水文 第32卷 咖瑚 所受天气系统影响不同,降水成因也不同,因此,定西 市降水具有明显的区域差异,总体呈现由东北部向西 南部增大的分布特征。 伽姗瑚 从定西市不同年代段降水量变化来看(见表2), 定西市降水的丰枯变化表现出明显的趋势和阶段性. 20世纪50~70年代表现为增加的趋势,高出多年平均 从全市区域代表站的降水变差系数C 的变化来 看,西部临洮站和东部通渭站 最大,为0.22,南部 岷县站 最小,为0.17;各站最大与最小年降水量相 差明显,极值比介于2.3—2.9之间,北部定西站最大, 值24.Omm以上;80年代略小于多年均值:90年代是 1956年以来降水最少的时期,低于多年均值36.2ram, 相对偏少7.5%;进入21世纪以来,2003年降水量较 大,达到了633.8mm,高出多年均值153.3ram,在长系 列中排位第三,其它年份与90年代基本持平,降水量 相对较小,其中2002年和2009年降水量仅为 374.0mm和386.7mm,低于多年均值100mm左右。各 南部岷县站最小;极值差介于401.4mm 476.1mm之 间,东部通渭站最小,北部定西站最大。进一步表明定 西市降水量具有年际变化大,且西北部大于东南部的 特征。 3.2定西市降水变化趋势 地区不同年代段降水量的变化基本与全市平均情况一 致,均表现为减少趋势。 3.3 M—K法 从定西市平均降水量年际变化过程来看(见图 1),总体呈现下降趋势,倾向率1 1.7mm/10a。从其他区 表3给出了定西市根据1956年以来的年降水数 据采用M—K法计算的统计量及UF和UB变化趋势结 果。从计算结果来看,定西市各区域的年降水均呈现负 趋势,除中部地区呈微减少趋势外.其他地区呈显著的负 趋势,其中北部地区减少趋势最为显著。各地区按I 从大 到小的排列顺序为北部一南部一东部一西部一中部。 表3 定西市年降水■M—K法统计量及变化 域降水量年际变化过程来看(图略),均呈现下降趋势, 东部、南部、西部、北部及中部的减少倾向率分别为 12.3 mm/10a、15.3 mm/10a、18.0 mm/lOa、15.4 mm/10a 和8.8 mm/10a。从年降水变化趋势可以看出.定西市 的西部地区递减率最大,中部地区递减率相对较小。 Table3 M—K statistics of annual precipitation in Dingxi city 面 世 | ^『\ _v—V l1』U 八. 。‘。4% 一 VV V / ● 955 1950 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 20o0 2o05 2010 年份 图1 1956~2009年定西市降水量年际变化趋势 Fig.1 Interannual change tendency of precipitation in Dingxi city from 1956 to 2009 表示通过90%置信度检验; 表示通过95%置信度检验; 示通过99%置信度检验 表 从全市平均年降水量M—K法统计量变化过程来 表2 定西市不同年代段降水量变化 Table2 Precipitation change of different decades in Dingxi city 第3期 霍正文等:近54年定西市降水趋势及突变分析 91 看(图略),1957~1961年呈现明显地上升趋势;1986~ 2002年呈现明显地下降趋势,2003~2008呈现明显地 上升趋势;1986年、1992年、2003年UF和UB曲线相 交.表明定西市年降水量可能在这些年份存在突变。 从其他地区年降水量M—K法统计量变化过程来 看(图略),定西市东部和北部1958~1967年、南部 1960~1970年、西部1972~1979年、中部1960~1967 年上升趋势明显;东部和中部1994~2002年、南部 1993~2002年、西部1991~2002年、北部1986~2002 年下降趋势显著;其他年份呈现不规则的周期性波动 变化或有上升或下降趋势,变化趋势不显著。从UF和 UB过程相交情况来看.各地区年降水量突变的年份 也有差异,总体表现在1968年、1980年、1986年、 1993年和2003年存在突变的可能性较大。 3.4 MTT法 M1Tr法中取n=5a,选取信度a=0.05,查表得f 为 2.0l,如I I≥ ,则认为在第./年前、后n年两时段可能 会有突变。定西市年降水量序列突变检测结果见表4。 表4定西市年降水■序列突变检测 Table4 Sudden change test of annual precipitation series of Dingxi city 从MTF法突变检测结果来看,定西市年平均降水 量在1985年前后发生了显著突变。从地区分布来看, 东部和北部地区在1967年前后发生了显著突变:南 部和西部地区分别在1992和1979年前后发生了显 著突变;中部地区在1993年前后有突变现象,但未通 过95%信度检验。突变不显著。 3.5突变结果分析 综上分析得出定西市1956~2009年的降水系列具 有丰枯突变特征,定西市平均降水量的突变年份为 1986年,东部通渭站突变年份为1968年.南部岷县站 突变年份为1993年,西部临洮站突变年份为1980年。 北部定西站突变年份为1968年,中部(陇西、渭源、漳 县三站平均)突变年份为1993年。突变结果列于表5。 表5定西市降水量突变结果分析 Table5 Analysis of precipitation sudden change in Dingxi city 从突变分析结果来看.定西市突变后均值与突变 前均值相比,减少了47.7mm,相对减少9.5%。东部、南 部、西部、北部地区突变量较大,突变后均值与突变前 均值相比,减少量在71.1~81.4mm之间,其中西部地区 突变量最大,为81.4ram,相对减少l4.2%;北部地区相 对减少最大,相对减少了16.1%;中部地区突变量最 小,为47.0mm,相对减少了9.9%。 4结论 通过上述分析.可以得出定西市1956~2009年降 水具有如下变化特征: (1)全市及各地区降水均存在减少趋势,北部地区 减少趋势明显。全市平均减少倾向率为11.7mm/10a, 东部、南部、西部、北部及中部地区的减少倾向率分别 为12.3mm/10a、15.3mm/10a、18.0mm/10a、15.4mm/lOa 和8.8mm/10a。20世纪50~70年代降水量相对较大. 90年代降水量最小。 (2)全市及其他各地区降水系列存在突变现象,除 中部地区外,均较为显著。全市平均降水系列1986年 发生了突变,突变后相对减少了47.7mm:各地区的突 变年份不相一致,东部和北部地区发生在1968年,南 部和中部地区发生在1993年,西部地区发生在1980 年;中部地区突变减小量最小,为47.0mm;其他地区突 变量较大,减少量在71.1~81.4ram之间。其中西部地区 突变量最大。 (3)全市及各地区在经历了1993~2002年的连续 少雨期后,2003年以后均存在不显著增加趋势.2003 2009年平均降水量基本接近多年平均水平。 参考文献: 【1]苏布达,姜彤,施雅风.1990s长江流域降水趋势分析【J].湖泊科学, 2003,15(12):38-48.(su Buda,JIANG Tong,SHI Yafeng.Analysis of precipitation tendency in 1990s in Yangtse river basin【J1.Lake Sci— enees,2003,15(12):38—48.(in Chinese)) 【2】王群英,龚道益.华北降水资源的变化及其与厄尔尼诺的关系….自 92 水文 第32卷 然资源学报,1999,14(2):103—1o8.(WANG Qunying,GONG Daoyi.The change of precipitation resources and its relation with Water resources survey&assessment for Gansu province【R】.2004. 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Analysis of climatic change in Qinghaihu basin in recent 47 years【J].Arid Meteorology,2007,25(2):52.(in Chinese)) Analysis of Precipitation Tendency and Sudden Change of Dingxi City in Recent 54 Years HUO Zhengwen,CHEN Wen,FAN Bingwen (Hydrology and Warer Resources Bureau of Gansu Province,Lanzhou 730000,China) Abstract:According to the precipitation data of Dingxi City from 1956 to 2009,the methods of linear trend, Mann——Kendall and sliding t were used to analyze the precipitation change characteristics.The results show: The precipitation is decreasing in Dingxi City and the mean progressively decrease rate is 1 1.7mm/10a,with the maximum progressively decrease rate in the western part and the most obvious decrease tendency in the northern part;The obvious sudden change of precipitation series occurred in 1 986,the mean deceased by 47.7mm after the change.The change also occurred in other areas except the middle part,the sudden change is during 7 1.1-8 1.4mm.The sudden change year is different for various areas,the eastern and northern areas is in 1968.while the south area is in 1993 and west area is in 1980. Key words:precipitation;tendency;sudden change;Dingxi City (上接第5页) Calibration Method Comparison of Rotating Element Current Meters in China and Other Countries YAO Yongxi (Nanjing Automation Institute of Warer Conse ̄ancy and Hydrology,Naujing 210012,China) Abstract:Difference on calibration principal,method and installation of rotating element current meters in China and other countries is not very apparent.Concerning on some concrete details in calibration method, result form and content and error formula,provisions in developed countries are more perfect.It is necessary or Chifna to revise related provisions for improving the current meters’performance,so as to insure meticalr accuracy of water resources. Key words:hydrometry;rotating element current meter;metric calibration;difference between China and other COt1ntries 

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