沱江流域雨季降水特性指標分析

周麗?肖世蘭

摘 要：利用沱江流域17個氣象臺站降水資料，通過計算沱江流域58年雨季平均降水量、降水量變異系數和降水距平百分率等，分析了降水的年際變化特征，并利用ArcGIS10.7中的普通克里金法對沱江流域的平均降水量和干旱頻次進行了空間分析。結果表明，沱江流域降水量存在年際波動變化，各站點的變異系數在0.19～0.26之間，年際變化較大。沱江流域近58年期間均出現了不同程度的干旱，干旱的發生次數呈上漲趨勢，發生干旱的頻次由北向南遞減。由此可以為沱江流域干旱事件發生的監測、評估、預警提供科學依據，有利于合理利用水資源，實現區域可持續發展。

關鍵詞：空間分布；時間變化；降水量；沱江流域

中圖分類號：P429 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

近年來，隨著全球氣候變暖，極端天氣事件增多，許多地區均出現了降水異?，F象，易引發旱澇，對流域內人民的生產生活造成嚴重影響。這引起了國內外學者的廣泛關注。劉志雄等[1]通過Z指數和區域旱澇指數，確定了區域典型旱澇年，并探討了旱澇成因。覃方靈等[2]采用Mann-Kendall檢驗法和Morlet小波分析法，分析了岷江降水時空的變化趨勢、突變及周期。張卓群等[3]運用Copula模型分析了黃河流域的干旱特征。還有學者對沱江流域的降水進行了分析研究，祝瑩等[4]采用RClimdex處理軟件，分析了流域汛期極端降水空間分布和時間變化趨勢。鞠玉梅[5]通過統計降水量和洪峰流量，分析了2020年沱江暴雨洪水特性及產生的損失，并提出了防災減災措施。

沱江是長江流域的一級支流，由于降水特性受盆地地形的影響，容易產生旱澇情況，對沱江流域人民生產生活造成嚴重影響。選取沱江流域作為研究對象，通過變異系數、降水距平百分率、普通克里金等方法對降水特性進行分析，為區域合理利用水資源，促進可持續發展作參考。

1 資料和方法

1.1 數據來源

逐日降水數據是由四川省氣象信息中心提供的。剔除了降水缺測量超過研究時間段5%的站點；針對降水缺測量小于5%的站點，則選擇距離本站較近的站點作為參證站。利用各參證站降水量算術平均值作為插補站相應時段降水量[6]；考慮到站點降水數據的完整性，最終確定17個站點。4—10月是我國汛期，受東亞季風的影響，我國各大地區相繼進入雨季，在此期間降雨量較11月—翌年3月較多，降水量的變化范圍也更大，選取4—10月的降水數據進行分析更直觀[7]，因此，選擇17個站點1961—2019年4—10月的逐日降水數據為分析對象（圖1）。

1.2 研究方法

1.2.1 變異系數

變異系數表示降水量的相對變化程度，計算公式如下：

式（1）中，CV表示降水量變異系數，當CV≤0.1時，變異程度較小，屬于弱變異范圍；當0.1＜CV≤

0.3時，屬于中度變異范圍；當CV＞0.3時，屬于強變異范圍[8]。

1.2.2 降水距平百分率

降水距平百分率表明在一定時間段內降水量偏離同期多年平均值的程度，能夠看出降水的異常情況，便于總結區域的旱澇情況。計算公式如下：

國家氣象中心針對不同區域規定的降水距平百分率評價標準存在一定的差異，結合沱江流域實際情況，綜合調整后采取的降水距平百分率干旱等級標準如表1所示[10]：

1.2.3 普通克里金法

普通克里金法又稱地統計法，是一種無偏估計的插值方法。其原理是利用已知樣本的加權平均值估計未知點值，使得估計值等于實際值的數學期望值，且方差最小。計算公式如下：

式（3）中：Z為降雨量的預測值；λ表示克里金法權重系數；Z（Xi）表示實測點Xi處的降雨量[10]。

2 結果與分析

2.1 降水的時間變化特性分析

2.1.1 降水總量的年際變化特征

利用17個站點1961—2019年的逐日降水數據計算沱江流域雨季各站點降水量的變異系數（表2）。

由表2可知，各站點的變異系數分布在0.19～0.26，屬于中度變異的范圍，降水量年際變化較大，容易出現旱澇災害。各站點變異系數平均值為0.22。資陽、自貢、富順、安岳、樂至的變異系數均小于平均值，說明降水量的年際波動相對較小。其中，富順的變異系數最小，為0.19，表明富順的降水量年際變化最小，其相對于其余16個站點較為穩定，發生極端氣候事件的概率最低。

德陽、彭州、新都、綿竹、金堂、廣漢的變異系數均大于平均值，說明降水量的年際波動相對較大。其中，德陽與金堂的變異系數最大，為0.26。說明德陽與金堂的降水量年際變化最大，相對于其他站點更不穩定，更容易發生旱澇事件。

2.1.2 降水距平百分率干旱等級的時間變化特征

沱江流域1961—2019年雨季降水距平百分率如圖2所示。由圖2可以看出，首先，沱江流域1969年、1972年、1986年、1993—1994年、1996—1997年、2000年、2002—2004年、2006年、2011年、2017年共14年的降水量相對同期的降水平均值偏少，降水距平百分率-15%，均出現了不同程度的干旱情況，個別時期出現2年或3年連續干旱的情況。在58年間，發生干旱的年份有14年，出現干旱的頻率為24.1%。出現輕旱的頻率為22.4%，分別是1969年、1972年、1986年、1993—1994年、1996—1997年、2000年、2002—2004年、2011年、2017年共13年。出現中旱的頻率為1.7%，只有2006年發生了中旱。沒有出現重旱、特旱。

其次，降水距平百分率自20世紀60～70年代呈波動下降，70年代初到90年代初較少出現干旱，90年代初以后干旱增多。此外，也有降水量相對同期平均降水量偏多的情況，1961—1962年、1974年、2013年、2018年的降水距平百分率均在20%以上，則會出現洪澇的問題。

最后，在沱江流域近58年期間，干旱事件的發生次數呈上漲趨勢。2006年降水距平百分率為-33.17%，其干旱的深度和廣度均屬沱江流域58年之最。

2.2 降水的空間分布特征

2.2.1 降水總量的空間分布特征

根據沱江流域降水量空間分布圖（圖3）可知，該流域降水總量在828～903 mm之間，屬于濕潤地區，發生洪澇災害的概率較大。沱江流域降水量存在空間分布不均勻的特點，導致不同地區發生旱澇的情況不同[2]。

彭州、什邡、德陽、廣漢、金堂、新都、簡陽一帶的降水量在828～851 mm之間，相較沱江流域其他地區來說降水量偏少，更容易出現旱災。富順、自貢一帶的降水量在889～903 mm之間，降水量相對較多，更容易出現暴雨。且該區域位于沱江流域下游，匯集來自上游的地表徑流，加上地勢低平、排水不暢，易導致洪澇事件的發生?？傮w來說，流域南部降水量最多，降水量由沱江流域南北部向中部遞減，在金堂縣一帶達到最低值。

2.2.2 降水距平百分率干旱等級的空間分布特征

利用克里金插值法中的相等間隔法得到17個站點干旱頻次圖（圖4）?？梢钥闯?，各站點發生干旱的平均次數為17次，其中，大于平均次數的站點有德陽、彭州、新都、綿竹、簡陽、廣漢、榮縣、威遠、安岳共9個站點，更易發生干旱事件，新都的干旱發生頻次最高，為21次。小于平均次數的站點有資陽、仁壽、自貢、資中、富順、樂至共6個站點，更不易發生干旱事件，富順發生干旱的頻次最低，為14次?？傮w來說，沱江流域北部相比南部更容易發生干旱事件，并且發生干旱的頻率由北向南遞減。

3 結論

通過對沱江流域1961—2019年雨季逐日降水數據進行分析，得出以下結論：

（1）沱江流域降水量存在年際波動變化，各站點的變異系數分布在0.19～0.26，年際變化較大，容易出現干旱或洪澇災害，并且近年來降水量的波動幅度相比于過去更大。在沱江流域近58年期間均出現了不同程度的干旱情況，干旱事件的發生次數呈上漲趨勢，2006年是最干旱的一年。

（2）沱江流域南部降水量最高，降水量由流域南北部向中部遞減，在金堂縣一帶達到最低值。沱江流域北部相比南部更易發生干旱事件，并且發生干旱的頻次由北向南遞減。

（3）在全球氣候變暖的大背景下，出現了越來越多的極端天氣問題。沱江流域的干旱呈加重趨勢，雨季是干旱情況更易發生的時段，在對流域降水特性進行研究時，需加大對季節尺度干旱變化的重視程度。

參考文獻

[1] 劉志雄，肖鶯.長江上游旱澇指標及其變化特征分析[J].長江流域資源與環境，2012，21（3）：310-314.

[2] 覃方靈，敖天其，陳婷，等.近56年岷江降水時空演變特征分析[J].水力發電，2021，47（7）：24-29，82.

[3] 張卓群，馮冬發，侯宇恒.基于Copula函數的黃河流域干旱特征研究[J].干旱區資源與環境，2022，36（1）：66-72.

[4] ?，?，敖天其，陳婷，等.沱江流域汛期極端降水事件時空演變特征[J].水電能源科學，2021，39（7）：1-4，15.

[5] 鞠玉梅.2020年沱江暴雨洪水分析[J].四川水利，2022，43 （2）：152-153，181.

[6] 韋開，王全九，周蓓蓓，等.基于降水距平百分率的陜西省干旱時空分布特征[J].水土保持學報，2017，31（1）：318-322.

[7] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[8] 徐建華.計量地理學[M].北京：高等教育出版社，2014.

[9] 國家氣候中心.氣象干旱等級：GB/T 20481—2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[10] 符靜，易臻照，趙莎.基于GIS空間插值的降水分布模擬方法比較研究[J].中國農村水利水電，2021（1）：94-97，104.