濟寧市降蒸時空變化趨勢分析

李曉霜 齊云婷 時延慶

（山東省濟寧市水文局 濟寧 272100）

1 研究區概況

濟寧市位于魯西南腹地，地處黃淮海平原與魯中南山地交接地帶。地理坐標為北緯34°26′～35°57′，東經115°52′～117°36′，南北長167km，東西寬158km，總面積11285km2。濟寧屬暖溫帶季風型大陸性氣候區，其特點是春季多風，雨少易旱，夏季溫熱，多雨易澇，秋季天高氣爽，旱澇相間，冬季寒冷干燥，雨雪稀少。年平均氣溫13.8℃，月平均最高氣溫26.7℃，發生在7月份，月平均最低氣溫-1.2℃，發生在1月份。

2 資料選用

本次分析計算選用站點資料的基本原則是：選用的站點布局盡可能均勻分布在濟寧各個地區，且資料質量、系列長度和站網密度滿足分析評價要求；對降蒸變化梯度較大的地區，選用站點適當加密。

降水資料采用濟寧地區37 個常年雨量站1956—2016年日降水量系列資料，蒸發資料采用濟寧5 個有水面蒸發量觀測任務的水文站和10 個氣象站1980—2016年日蒸發量系列資料。

3 降水分析

3.1 分析計算方法

（1）單站年降水量統計分析

對所選雨量站進行年降水量統計參數的分析計算，多年平均年降水量一律采用算術平均法，變差系數Cv用矩法公式計算。偏差系數與變差系數的比值（Cs/Cv）一般采用2.0，采用2.0 確實擬合不好的地區，適當調整Cs/Cv值。經驗頻率應采用數學期望公式計算，頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型。

經驗頻率計算公式為：Pm=m/（n+1）

式中：m—1，2，3，…，n；

n—系列長度。

式中：Xi—年降水量（i=1，2，3，…，n）；

n—系列長度。

CV值計算公式：

（2）豐、枯水年份劃分計算的標準為：

豐水年 Xi＞（+0.33δ）

平水年（+0.33δ）≥Xi＞（-0.33δ）

枯水年 Xi≤（-0.33δ）

式中：—多年平均年降水量，mm；

Δ—年降水系列的均方差，mm；

Xi—逐年降水量，mm。

3.2 降水量的地域分布特征

根據各單站年降水量統計分析結果，繪制1956—2016年和1980—2016年同步期多年平均年降水量等值線圖，以反映降水量的地區分布規律。

由于受地理位置、地形地貌、氣流運動及天氣系統等因素的影響，全市年降水量在地區上分布不均，年際年內變化較大，主要表現為如下幾個特點：

（1）降水量自東南向西北遞減

同一緯度附近各地的多年平均降水量，受海洋水汽輸送和本市東部多山區、西部多為平原的影響，呈自東南向西多北呈遞減趨勢。

（2）地形對降水的影響十分明顯

該市的東部為山區，西部為平原區，多年平均降水量等值線由東部山區的800mm 遞減到西部平原區的600mm，地形對氣流的阻擋和抬升作用，使山地降水量多于平原。

3.3 降水量的年際、年內變化

（1）降水量年際變化

濟寧屬北溫帶半濕潤性氣候區，降水受季風氣候影響，年際差異大，豐、枯交替發生，并有連豐、連枯豐枯水年變化幅度大等特征。

豐、枯水年變化幅度大。參與本次分析研究的32個雨量站1956—2016年系列最大年降水量與最小年降水量比值2.6～5.0 之間，極值差一般在700～1200mm之間，極值比最大值為4.94，極值差最大為1158mm，均出現在汶上站；極值比最小值為2.63，出現在微山站；極值差最小值為737.7mm，出現在書院站。

圖1 1956—2016（左）年和1980—2016（右）年多年平均年降水量等值線圖

連豐、連枯交替出現。最長的連豐期是5年，出現時間為2003—2007年；最長的連枯期為4年，出現2 次，分別出現在1986—1989年、2012—2016年。從連豐期和連枯期的統計分析還可以看出，1956—1980年為豐水期，其中豐水年有12年，枯水年只有5年；1981—2002年為枯水期，其中豐水年只有5年，枯水年有13年。

分析繪制濟寧市平均年降水量差積曲線，即以年份為橫坐標，以降水量與多年平均年降水量比值的差值累積值為縱坐標的過程線，見圖2。從圖2可看出，年降水量在1956—1975年為上升段，屬豐水期；1976—2002年為下降段，屬枯水期；2002—2016年為一個升降周期。

圖2 濟寧市年降水量差積曲線圖

（2）降水量年內分配

選取具有1956—2016年分月資料齊全且均勻分布在濟寧地區的雨量站作為代表站，繪制濟寧市雨量代表站多年平均降水量月分配變化折線圖，見圖3。由圖3 可以看出，濟寧市降水量年內分配很不均勻，各季節降水量相差懸殊。年內降水量主要集中在汛期6—9月，各站6—9月降水量占年降水量的比值在69.4%～74.7%，汛期降水又主要集中在7—8月份，其他月份降水量很小。

圖3 濟寧市雨量代表站多年平均降水量月分配變化折線圖

4 蒸發分析

4.1 分析計算方法

（1）各站多年平均年蒸發量計算

濟寧市水面蒸發量觀測的儀器有E601、Φ20型蒸發器，需將各選用站觀測的蒸發量數值統一換算成E601 型蒸發器蒸發量，求得各站水面蒸發量系列，選取具有1980—2000年系列資料的蒸發站用算術平均法求出各站多年平均年蒸發量。

（2）干旱指數計算

干旱指數是反應氣候干濕程度的指標，通常用年蒸發能力和年降水量的比值表示。年水面蒸發能力采用E601 型蒸發器測得的水面蒸發量，即多年平均干旱指數為多年平均E601年水面蒸發量與多年平均年降水量之比。干旱指數越大，說明蒸發能力遠大于降水能力，干旱程度就越嚴重。我國氣候干濕分帶與干旱指數的關系如下：干旱指數＜0.5為非常濕潤，0.5～1.0 為十分濕潤，1～3 為半濕潤，3～7 為半干旱，干旱指數＞7 為干旱。

4.2 水面蒸發量的變化趨勢

由1980—2016年15 個站點多年平均年蒸發量可以看出，濟寧市多年平均水面蒸發量的變化范圍在800～1100mm 之間，地域分布上自南向北遞增，且變化不大，湖區蒸發量相對較小。南部韓莊站1980—2016年多年平均年水面蒸發量為844.9mm，北部的梁山站為1097.1mm。

4.3 干旱程度分析

選用各站1980—2016年同步期的多年平均降水量和蒸發量用泰森多邊形法計算出濟寧各縣市區多年平均降水量和蒸發量，分析計算出濟寧各縣市區干旱情況，如表1。可以看出，濟寧市多年平均干旱指數在1.4～1.7 之間，屬于半濕潤氣候帶。其地域分布湖東干旱指數小于湖西，氣候湖東較湖西為濕潤。

表1 濟寧市蒸發站水面蒸發量及干旱指數表

5 結論

5.1 降水特征分布

全市1956—2016年平均降水量等值線總的分布趨勢自東南向西北逐減。1956—2016年平均降水量從微山韓莊的800mm 向西北的梁山的600mm 遞減。

濟寧市各地降水量年際變化幅度很大，存在著明顯的豐、枯水年交替出現現象，連續豐水年和連續枯水年的出現也十分明顯。連豐、連枯以2年出現的最多，其次為連續3年的，最長的連豐期是5年的2003—2007年；最長的連枯期為4年的1986—1989年和2012—2016年。降水量的年內分配具有明顯的季節性。全年的降水量約有四分之三集中在汛期；其中汛期大部分降水又集中在7、8月份。濟寧市降水年際年內變化劇烈這一特點，是造成濟寧市洪澇、干旱等自然災害頻繁的根本原因，同時也給水資源開發利用帶來很大困難。

5.2 蒸發特征分布

濟寧市多年平均蒸發量1000mm，地區分布是從南到北遞增，且變化不大，受南四湖影響，湖區蒸發量較小。干旱系數在1.4～1.7 之間，地區分布是從湖東地區向湖西地區遞增，濟寧地區干旱指數受降水量影響較大■