董繼先 ,周 波 ,康 健 ,沙玉坤
(1.吉林省水文水資源局吉林分局,吉林 吉林市132013;2.吉林省舒蘭市水資辦,吉林 舒蘭 132600)
口前水文站位于吉林市永吉縣口前鎮(zhèn),流域面積830 km2,是第二松花江豐滿水庫下左岸一級支流的代表站,主要負(fù)責(zé)收第二松花江一級支流溫德河流域的基本水文信息,為城市的調(diào)水輸水、城市供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等水資源開發(fā)利用以及為下游地區(qū)防汛服務(wù)。
由于受來自亞歐大陸低壓連成一片,海洋上副熱帶高壓西伸北進(jìn),從北太副高散發(fā)出來的東南季風(fēng)帶來豐沛的降水;蒙古高壓散發(fā)出來的西北季風(fēng)的影響,口前水文站屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫4.9℃,霜期130日,降水日數(shù)124日,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥。
受海陸熱力性質(zhì)影響,口前水文站降水量年內(nèi)變化大,降水量月分配不均。全年降水量主要集中在汛期6—9月,其歷年6—9月平均降水量為489.8 mm,占年平均降水量(歷年平均降水量為683.3 mm)的71.7%。冬春降水稀少,11—12月、1—4月降水量為193.5 mm,占年平均降水量的28.3%。7—8月降水量豐沛,降水量為325.4 mm,占年平均降水量的47.6%。
根據(jù)口前水文站55年實測降水資料,進(jìn)行不同年代年降水量的豐、枯變化分析。統(tǒng)計口前水文站現(xiàn)有資料,20世紀(jì)的 60,70,80,90和 21世紀(jì)初的平均降水量,以1956—2010年多年平均降水量為參考,對各年代進(jìn)行豐、枯分析。20世紀(jì)的60,80 21世紀(jì)初為豐水期,20世紀(jì)的80年代為為枯水期,20世紀(jì)的70,90年代為平水期。
通過對口前水文站1956—2010年實測年降水系列進(jìn)行P-Ⅲ頻率適線分析計算,祥見表1、圖1。歷年平均降水量為683.3 mm,變差系數(shù)Cv=0.21,Cs/Cv為2.0。歷年最大降水量出現(xiàn)于1956年,年降水量為1 030 mm。歷年最小降水量出現(xiàn)于1982年,年降水量為389.7 mm。最大年降水量是最小年降水量的2.64倍。年代最大降水量出現(xiàn)于60年代,年代平均降水量為721.1 mm。年代最小降水量出現(xiàn)于70年代,年代平均降水量為602.1 mm。最大年代平均降水量是最小年代平均降水量的1.20倍。歷年(6—9月)最大年降水量984.9 mm(1986年)是歷年(6—9月)多年平均降水量(489.8 mm)的1.56倍。月降水量最大值為449.0 mm,出現(xiàn)在2010年7月,月降水量最小值為0,分別出現(xiàn)在1963年3月、1966年11月、1994年2月。
圖1 口前站(1956-2010年)降水量頻率曲線
表1 口前水文站歷年(1956—2010年)降水量P-Ⅲ頻率適線成果表
1)累積濾波器分析周期。差積曲線即累積距平曲線屬于這種濾波器,是分析降水豐枯變化的常用方法之一。其繪法為:口前水文站降水量序列為55年,先求出該序列的算術(shù)平均值,然后求序列中每一項與平均值之差即距平值,再計算累積距平值,便可點(diǎn)繪出差積曲線(祥見圖2)。當(dāng)一段時間內(nèi)差積曲線總的趨勢是上升的,說明此時期為豐水期;當(dāng)一段時間內(nèi)差積曲線總的趨勢是下降的,說明此時期為枯水期。
由圖2可以看出,口前水文站降水有豐枯交替變化的規(guī)律。在55年間出現(xiàn)兩個周期分別是,1966年出現(xiàn)最高點(diǎn),1982年出現(xiàn)最低點(diǎn),變化周期約為27年左右,第二周期為1987年出現(xiàn)高點(diǎn),2009年出現(xiàn)低點(diǎn),期間有小的變化周期。口前水文站1957—1966年、1982—1987年為上升段,屬豐水年;1966—1982年、1994—2009年為下降段,屬枯水年;1987—1994年為平水期。
2)平滑濾波器分析周期??谇八恼窘邓啃蛄袨?5年,設(shè)步長為5年,第一個均值由每1年至第5年的降水量算術(shù)平均法求得,并點(diǎn)繪在第3年的位置上;第2年至第6年的均值點(diǎn)繪在第4年的位置上;依次類推,即可點(diǎn)繪年降水量5年滑動均值過程線(祥見圖3)。
由圖3可以看出,兩段多雨期和兩段少雨期,少雨期持續(xù)時間在14~15年間變化,平均約為14年,多雨期持續(xù)時間在9~11年間,平均約為10年,一個完整周期約在24~26年間變化。與多年平均年降水量比較,少雨期年降水量偏少2.34%~3.36%,多雨期年降水量偏多1.85%~5.03%,少雨期大致以1967—1982年這一時段為最小,多雨期大致以1958—1967年這一時段為最大。同時還可以看出無論多雨期,少雨期或完整周期的時段,由遠(yuǎn)期至近期均逐漸趨向于加長。
1)口前水文站降水量年內(nèi)分配不均,全年降水量主要集中在汛期6—9月,其歷年6—9月平均降水量為489.8 mm,占年平均降水量(歷年平均降水量為683.3 mm)的71.7%;月降水量最大值為386.4 mm。由于降水量分配極不均勻,所以在6—9月容易發(fā)生局部暴雨,給當(dāng)?shù)卦斐删植康纳襟w滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,同時還易形成特大洪水,給流域上、下游造成嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。
2)年際變化大,最大年降水量是最小年降水量的2.64倍;降水有豐枯交替變化的規(guī)律,豐水期持續(xù)時間為6—10年,枯水期持續(xù)時間為16—17年,每26年左右為一周期,在56年中有2個小周期。
[1]楊誠芳.地表水資源與水文分析[M].北京:水利電力出版社,1992:P23—28.
[2]李秀珍.區(qū)域水資源分析計算方法[M].北京:水利電力出版社,1987:P35—40.