馬 超，申 成，孫 崎

(黑龍江農(nóng)墾現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程設(shè)計(jì)有限公司，哈爾濱150090)

近幾年來，隨著人類對(duì)環(huán)境改造力度的加大和 全球氣候的逐漸變暖，災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率逐年上升，降水格局變化及其區(qū)域分宜的不確定性更加突出，特別是區(qū)域性旱澇災(zāi)害的頻現(xiàn)，與降水的變化有著密切的聯(lián)系。目前，關(guān)于降水序列特征的研究，國內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究［1-3］，并取得了許多顯著的成果。松花江是我國七大江河之一，流域水系發(fā)育，支流眾多。流域處于北溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，有明顯的大陸性氣候特點(diǎn)，冬季嚴(yán)寒漫長，夏季溫濕多雨，部分地區(qū)屬寒溫帶氣候，多年平均年降水量525 mm［4-5］。哈爾濱水文站位于松花江干流的中游，是第二松花江和嫩江匯合后的主要控制站，1898年該站為水位站，1953年擴(kuò)建為水文站，控制流域面積389 769 km2，占流域面積的70%［6］。

本研究通過對(duì)1961—2008年間哈爾濱水文站的降水統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)流域春季、夏季、秋季、冬季和年均的降水趨勢(shì)進(jìn)行識(shí)別，充分認(rèn)識(shí)松花江流域降水變化特征，為進(jìn)一步研究松花江流域水資源變化趨勢(shì)奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也可為流域水資源優(yōu)化配置和調(diào)度提供決策依據(jù)。

1 資料來源及數(shù)據(jù)分析方法

采用松花江哈爾濱水文站監(jiān)測(cè)的1961—2008年的逐月降水量資料(來源于《黑龍江流域水文資料》第二冊(cè)《松花江上游區(qū)(三岔河以上)》)，分別對(duì)1961—2008年間春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—2月)和年均(1—12月)降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

趨勢(shì)分析方法有很多種，通常包括線性擬合、累積距平、二次平滑、滑動(dòng)平均、三次樣條函數(shù)、Kendall秩次相關(guān)法、Mann Kendall秩次相關(guān)法、spearman秩次相關(guān)系數(shù)法等［7］。常用的有線性擬合、滑動(dòng)平均、累積距平和Mann Kendall秩次相關(guān)法。為了計(jì)算方便和實(shí)用，本文采用一元線性回歸和累積聚平等二種方法分別對(duì)松花江流域四季(春、夏、秋、冬)降水和年平均降水序列進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)。

2 降水序列趨勢(shì)分析

2.1 基于一元線性回歸的降水序列趨勢(shì)分析

采用一元線性回歸趨勢(shì)分析法對(duì)松花江流域1961—2008年四季(春、夏、秋、冬)和年平均降水序列進(jìn)行趨勢(shì)分析，見圖1。

從圖1中可以看出:松花江流域夏季和秋季降水量隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，且秋季降水遞減的趨勢(shì)明顯小于夏季。其中:夏季平均降水變化率為1.07 mm/10a，其減少趨勢(shì)相對(duì)明顯;秋季平均降水變化率為0.03 mm/10a，但減少趨勢(shì)已不顯著。春季和冬季降水量隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，但春季和冬季降水遞增的趨勢(shì)均不明顯。其中:春季平均降水變化率為0.45 mm/10a，其增加趨勢(shì)相對(duì)明顯;冬季平均降水變化率為0.29 mm/10a，其減少趨勢(shì)相對(duì)較弱?？傮w上看，年平均降水變化比較平穩(wěn)，年平均降水變化率僅為0.09 mm/10a，表明，近幾十年來，松花江流域降水量變化趨勢(shì)較小。

2.2 基于累積距平法的降水序列趨勢(shì)分析

累積距平是一種常用的、由線性直觀判斷變化趨勢(shì)的方法。從曲線明顯的上下起伏可以判斷其長期顯著的演變趨勢(shì)及持續(xù)性變化，甚至可以診斷出發(fā)生突變的大致時(shí)間。當(dāng)距平值增加時(shí)，累積距平曲線呈上升趨勢(shì);反之，則呈下降趨勢(shì)。并且從曲線小的波動(dòng)變化可以考察其短期的距平值變化［8-9］。

根據(jù)前述降水?dāng)?shù)據(jù)繪制松花江流域春季、夏季、秋季、冬季和年平均降水累計(jì)距平分析圖，見圖2。從圖2中可以看出:春季降水變化趨勢(shì)和冬季基本相似，變化幅度較小，均在0處附近上下波動(dòng);夏季降水變化與秋季降水、年平均降水波動(dòng)均較大，其中夏季降水變化趨勢(shì)與年平均降水呈現(xiàn)出較好的相似性，其相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9734。根據(jù)其變化趨勢(shì)均可以大致分為4個(gè)階段:①1961—1966年，降水呈增加趨勢(shì)，是降水相對(duì)豐富的年份;②1967—1979年，降水呈減小趨勢(shì)，為少雨年份，其間1968-1969出現(xiàn)一定幅度的上升;③1980—1994年，降水呈增加趨勢(shì)，降水相對(duì)豐富，1988—1989年出現(xiàn)小幅度下降，并且在1990—1993年呈現(xiàn)一定的穩(wěn)定期;④1995—2008年，降水減少，其間1995—2000年出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)，2001—2006年變化比較平穩(wěn)。

綜上，松花江流域春季降水變化趨勢(shì)和冬季基本相似，變化幅度較小，均在0處附近上下波動(dòng)，其隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，但春季和冬季降水遞增的趨勢(shì)均不明顯;夏季降水變化與秋季降水波動(dòng)均較大，其隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，且秋季降水遞減的趨勢(shì)明顯小于夏季。另外，夏季降水變化趨勢(shì)與年平均降水呈現(xiàn)出較好的相似性?？傮w上近幾十年來，松花江流域降水量變化趨勢(shì)較小。

圖1 松花江流域春季、夏季、秋季、冬季和年平均降水趨勢(shì)分析圖

圖2 松花江流域春季、夏季、秋季、冬季和年平均降水累計(jì)距平分析圖

3 結(jié)論

本文采用一元線性回歸和累積距平等二種方法，通過對(duì)哈爾濱水文站1961年—2008年的近50 a月降水資料的分析，得出:

1)松花江流域夏季和秋季降水量隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，且秋季降水遞減的趨勢(shì)明顯小于夏季。春季和冬季降水量隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，但春季和冬季降水遞增的趨勢(shì)均不明顯。總體上近幾十年來，松花江流域降水量變化趨勢(shì)較小。

2)春季降水變化趨勢(shì)和冬季基本相似，變化幅度較小，均在0處附近上下波動(dòng);夏季降水變化與秋季降水、年平均降水波動(dòng)均較大，其中夏季降水變化趨勢(shì)與年平均降水呈現(xiàn)出較好的相似性，這與夏季降水豐富，其它季節(jié)降水相對(duì)較少，導(dǎo)致夏季降水在年降水所比重較大有關(guān)。

研究結(jié)果不僅為松花江流域進(jìn)行水資源利用綜合規(guī)劃、防洪減災(zāi)保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)提供了科學(xué)的參考依據(jù)，同時(shí)對(duì)于流域充分利用降水資源，合理調(diào)度水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用也具有重要意義。

［1］劉東，付強(qiáng).基于小波變換的三江平原井灌區(qū)主汛期降水序列多時(shí)間尺度分析［J］.水土保持研究，2008，15(6):42-45.

［2］劉東，付強(qiáng).基于小波變換的三江平原低濕地井灌區(qū)年降水序列變化趨勢(shì)分析［J］.地理科學(xué)，2008，28(3):380-384.

［3］孟凡香，徐淑琴，李天霄，等.基于離散小波變換的水稻生育期降水量多時(shí)間尺度特征分析［J］.黑龍江水專學(xué)報(bào)，2010，37(1):104-106.

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