申瑜

（山西省水文水资源勘测局，山西 太原 030001）

汾河流域降水量变化特征研究

申瑜

（山西省水文水资源勘测局，山西 太原 030001）

以汾河流域118处雨量站1956—2013年降水资料为基础，利用线性回归法和Mann-Kendall法，研究其变化特征。结果表明：汾河流域多年平均降水量为554.8mm，空间分布上南部偏多，北中部偏小；流域降水量年内分配很不均匀，夏季最多占60.1%；1956—2013年，夏季降水倾向率变幅为-7.2mm/10年，是导致年均降水量下降的主要原因。研究成果与降水量变化实际基本相符，可为制定流域生态修复措施提供指导。

生态修复；降水量；Mann-Kendall法；汾河流域

降水与生态过程之间有着极为密切的关系，也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子。研究汾河流域降水的年际变化、季节变化、空间分布等，可为制定流域植被退化、地下水超采等生态修复措施奠定基础。以流域内及周边118处雨量站1956—2013年的降水资料为基础，利用线性回归法和Mann-Kendall法，研究流域降水量时空分布特征，以期为汾河流域生态修复提供指导。

1 汾河流域概况

汾河发源于宁武县管涔山，干流全长716km，于万荣县荣河镇汇入黄河，沿途汇聚吕梁、太岳山区50km2以上的83条一级支流，流域面积39471km2。汾河按河流特征分为上、中、下游3段：太原兰村以上为上游，流域面积7705km2；兰村至洪洞石滩为中游，流域面积20509km2；洪洞石滩以下为下游，流域面积11257km2。

2 基础资料和方法

结合资料系列长短及站点分布情况，筛选汾河流域包含邻近周边地区在内的118个站1956—2013年系列逐月降雨数据为基础资料，并划分成上游、中游和下游3个地区。

以算数平均法为基础，用变异系数反映降水量年际变化特征。利用线性回归方法计算降水倾向率，利用Mann-Kendall法研究流域降水量变化趋势。

3 降水量分析计算

3.1 多年平均特征

利用基础资料，计算汾河流域1956—2013年多年平均降水量及变差系数，结果见表1。

表1 1956—2013年汾河流域多年平均降水量及变差系数

由表1可以看出，汾河流域1956—2013年平均降水量为554.8mm，上游区为541.4mm，中游区为542.4mm，下游区为587.9mm。

流域降雨主要受季风影响，降水量总体分布趋势为南北两端和东西两侧山区高，中部盆地低，空间分布呈现南部偏多、北中部偏少的状态，流域上中游大部分地区年平均降水量在400～500mm左右，在流域上游汾河源头区年平均降水量可达600mm左右，流域下游大部分地区年平均降水量在500～600mm左右，在乡宁、万荣两县降水量达到600mm以上。

由表1的变差系数可以看出，58年来流域降水量年际波动幅度较高，上游高达0.22，中下游为0.20，流域降水量不稳定。其中上游降水最不稳定，中下游变化幅度相对较小。

3.2 季节分布特征

汾河流域降水量季节分布计算结果见表2。

表2 汾河流域降水量季节分布 单位：%

由表2可以看出，汾河流域全年60.1%的降水量集中在夏季（6—9月），冬季降水量极少，仅占全年降水量的2.9%。就流域分区而言，上游比重最大的是夏季降水量，占63.6%；下游比重在春、秋、冬季最大，分别占15.4%，25.3%和3.6%。

3.3 年际变化特征

3.3.1 年际变化趋势

为研究降水年际变化，绘制汾河流域降水量逐年距平和5年滑动平均变化曲线（见图1）。

图1 1956—2013年汾河流域降水逐年距平及5年滑动平均变化

由图1可以看出，汾河流域20世纪五六十年代降水偏丰，七八十年代接近平水年，1990年与2000年以后偏枯，2010年后又处于偏丰期。1964年降水量的正距平值最大，1997年，1999年，2001年出现负距平低谷。

从全流域年平均降水倾向率来看，1956—2013年全流域降水倾向率变幅为-8.9mm/10年，总体变化趋势不明显，在春、夏、秋季降水倾向率变幅分别为-1.7mm/10年，-7.2mm/10年，-0.9mm/10年，均呈现减少趋势；冬季为8.9mm/10年，呈增加趋势。由此可见，夏季降水量减少是导致年均降水量下降的主要原因之一。

3.3.2 突变分析

利用Mann-Kendall法判断降水系列中是否存在突变，并确定出突变发生的时间。给定显著性水平α= 0.05，分别绘制分析指标的正序列统计量（UFk）和逆序列统计量（UBk）曲线图。汾河流域1956—2013年的降水量序列M-K检验曲线见图2。

由图2可以看出，汾河流域的降水量在1958年，1963—1964年和1966—1967年有很小的增加趋势，但增加趋势不显著。1967年以后呈不断减少趋势，减少趋势显著，1998年通过了0.05的显著性检验。根据UFk和UBk两条曲线，可以看出在1967年降水量发生突变，超过临界线的范围确定为1997—2010年。

图2 汾河流域1956—2003年降水量序列M-K检验曲线图

4 结论

基于汾河流域及周边分布的118个站点58年的降水量资料进行降水量的时空分布特征研究，主要结论如下：

第一，1956—2013年汾河流域多年平均降水量为554.8mm，空间分布上呈南部偏多，北中部偏小；流域降水量夏季占60.1%，冬季仅占2.9%。

第二，1956—2013年汾河流域降水量总体呈下降趋势，变幅为-8.9mm/10年。流域的降水量在1967年后呈不断减少趋势，减少趋势显著，是汾河流域降水量的突变年份，超过临界线的范围年为1997—2010年。

第三，汾河流域年均降水量的减少不是影响汾河流域生态恶化的主要因素，仅能成为影响汾河流域地表产流的因素之一。实施汾河流域生态修复的重点是改善人类对下垫面的破坏，促进地下水位逐步抬升、恢复地表植被和水域面积，增强流域资源环境承载能力。

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申瑜（1981-），女，2008年毕业于华北水利水电学院水文学及水资源专业，工程师。

2016-08-15；

2016-09-16