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乐安河流域水文气象要素变化特征分析

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・60・ 中国水土保持SWCC 2015年第8期 乐安河流域水文气象要素变化特征分析 郭庆冰 ,刘文飞 ,李 凤 ,李慧明 (1.南昌工程学院,江西南昌330099;2.江西省水文局,江西南昌330003) [关键词]水文;气象;趋势分析;乐安河流域 [摘要]根据乐安河流域1954--2013年水文、气象资料,采用非参数统计方法Mann—Kendall和Spearman秩相关检验 对其降水、气温、暴雨、干旱和径流变化进行趋势分析。结果表明:乐安河流域降水总体呈弱减少趋势,其中春、秋、冬季 降水量呈减少趋势,夏季降水量呈增加趋势;平均气温呈极显著增加趋势;全年干旱时间呈上升趋势,除了20世纪60年 代其他时期整体上表现为秋冬旱出现频率高于夏旱;流域径流变化与年降水量总体变化趋势基本吻合。以上结果说明, 该流域季节性干旱和洪涝灾害有进一步加剧的风险,需要采取措施应对全球气候变化对区域水资源的影响。 [中图分类号]P462 [文献标识码]A [文章编号]1000—0941(2015)08—0060一o4 鄱阳湖是我国五大淡水湖之一,近年来其枯水期 246~304 d,年平均日照时数1 760~2 105 h,雨季 水位连创新低,低水位持续时间延长、旱涝灾害频发等 引起学术界的广泛关注 布的影响有着密切的关系 (4__6月)降水量约占全年降水量的46%,年蒸发量为 。研究表明,洪涝、干旱等 1 342.7 mm,年平均气温17.5 ̄C,多年平均径流深约 ,科学评估气候变化动 地利用类型以林地为主,占流域总面积的70.025%, 民用地(2.054%)、水域(1.673%)和未利用地 (0.004%)。 极端气候事件频发,与气候变化对流域水资源时空分 1 115 mm。流域地带性植被为亚热带常绿阔叶林,土 态对制订科学的流域管理计划有重要意义。乐安河是 其次是耕地(23.006%)、草地(3.247%)、城乡工矿居 汇入鄱阳湖的主要河流之一,其水量变化将直接影响 鄱阳湖的水量平衡¨ H J,但关于水文气象要素对水资 源影响的研究成果鲜有报道。在鄱阳湖流域研究的大 背景下,在长序列的水文、气象数据的基础上,采用非 分析了乐安河流域降水、气温、暴雨、干旱和径流等年 护江西省乃至长江中下游生态安全提供参考资料。 1研究区概况 2资料和方法 参数统计方法Mann—kendall和Spearman秩相关检验 2.1数据来源 本研究所用的水文数据来自江西省水文局,利用 平均流量数据。气象数据(1954--2013年)来自江西 (季、月)变化趋势,希望能为保护鄱阳湖水资源和维 虎山水文站1954--2013年逐日流量计算得到年(月) 省气象局和中国气象科学数据共享服务网,以波阳、德 兴、景德镇3站数据为主。由于流域地势平坦,空间变 平均值计算得到 。 乐安河属饶河支流,位于28。55 41 ~29。1 21”N、 异相对较小,因此流域温度和降水量采用各站点加权 116。29 35”~117。48 24”E,海拔12~57 in,发源于江西 省婺源县芙蓉岭,流经婺源、德兴、乐平、万年、波阳等 2.2研究方法 县,与昌江之水合流称饶河,西注鄱阳湖,全长279 暴雨数据采用日降水量(中国气象局规定24 h降 km,流域总面积9 616 km ” 。该流域位于中亚热带 水量超过50 mm为暴雨)统计出每年暴雨次数及暴雨  湿润季风区,四季分明,气候温和,雨量充沛,日照充 强度,并分别计算出5、10、20、50、100年一遇暴雨量;连续无降雨时间超过夏季 足,无霜期长,年降水量I 786.7 mm,年平均无霜期 根据《气象干旱等级》规定,16—25 d、秋冬季31~50 d即为干旱天气,据此标准统 [基金项目]江西省水利厅科技项目(KT201316);江西省自然科学基金 项目(20142BAB214006);南昌工程学院2014年大学生创 新创业项目(省级) 计历史上出现的干旱持续时间。 趋势检验是根据时间的变化,对流域水文气象序 列趋势性变化进行分析,研究检验某一时期内某地区 郭庆冰等:乐安河流域水文气象要素变化特征分析 水文、气象数据可能存在的趋势变化情况,如果发现了 一 显著的趋势变化,则可进一步分析影响因素。本研究 吕 吕 一 采用Mann—Kendall法和Spearman秩相关检验¨ 分析乐安河流域1954_2O13年气象和水文数据的年 * 世 (季、月)变化趋势。应用SPSS 17.0等软件,进行相关 性分析和回归分析。 年份 图1 乐安河流域降水量年际变化 3结果与分析 3.1.2 降水季(月)变化特征 乐安河流域月平均降水量见图2。1954--2013年 3.1 降水变化趋势分析 乐安河流域年平均降水量为1 786.9 mm,其中4__6月 3.1.1 降水年际变化特征 份降水量为826.3 mm,占全年降水量的46%;9—12 图1为乐安河流域降水量年际变化。由图1知, 该流域降水量年际变化大,如1954年降水量高达 月份降水较少,为258.6 mm,仅占全年降水量的14%。 2 595.8 mm,但1978年仅为1 186.6 mm,相差1 409.2 根据1954年以来月降水量数据,月正向、负向降水变 mm;比较典型的阶段,1954--1960年降水量呈显著减 化趋势Mann—kendall检验结果见表1。结果表明:该 少趋势,1964—1974年降水量围绕多年平均值变化不 流域春、秋、冬季降水量呈减少趋势(春、秋、冬季相关 大,20世纪90年代降水量较多,21世纪初又出现减少 系数为一0.155、一0.010、一0.072),夏季则呈增加趋 趋势。根据水文频率曲线,频率≤5%对应年份降水量 势(夏季相关系数为0.050),但均未达到统计上的显 极为丰富,包括1954年(2 595.8 mm)、1993年(2 420.1 著水平;2、4、5、9月份均呈下降趋势,其中5月份呈显 arin)、1998年(2 449.0 mm)、1999年(2 426.1 mm)、 著负趋势(P<0.05),其他月份呈上升趋势。 2010年(2 444.9 mm);频率≤95%对应年份降水量贫 350 0 300 乏,包括1963年(1 231.0 mm)、1978年(1 186.6 i 250 —200 mm)。分析可知,20世纪90年代降水量丰富,共出现 3次降水量极为丰富的年份,其中1998年乐安河流域 I臻 O _ll 年降水量达到了仅次于1954年的历史第二高值;而20 l 2 I3 lI4 5 一 6 7 --8 9 一Il0 Il_ l2 _ 月份 世纪60年代、7O年代各出现一次降水量极为匮乏的 图2 乐安河流域月平均降水量 年份。 表1 乐安河流域月降水变化趋势Mann—kendall检验结果 注:带“ ”号表不统计显著性(P<0.05)。 3.1.3暴雨、干旱年际变化特征分析 流域秋冬旱出现频率整体高于夏旱,在2O世纪60年 根据对暴雨数据(24 h降水量)的统计,乐安河流 代出现突变情况,夏旱时间高达221 d,而秋冬旱仅有 域6月份暴雨次数最多、强度最大,6、7月份连续暴雨 35 d(表2)。流域干旱情况有所加重,尤其是2003、 次数最多、时间最长。乐安河流域5年一遇暴雨量为 2004年和2007年干旱时间分别达到56、81、57 d,与 98.4 mm,10年一遇112 mm、20年一遇125.0 mm、50 此对应的是近20年来暴雨出现频率明显加大,这说明 年一遇139 mm、100年一遇150 mm;5、10、20年一遇 近年来极端气候出现频率增加。 暴雨量在20世纪90年代出现次数最多、80年代出现 表2乐安河流域夏旱、秋冬旱、暴雨分布统计 次数最少;50年一遇暴雨量在20世纪60、8O年代各 出现1次,90年代出现4次,21世纪初出现多达6次; 100年一遇暴雨历史上总共出现过7次,而近10年就 集中了4次,这与全球气候变暖加剧、洪涝灾害频发密 切相关。此外,暴雨发生次数年际分布不均匀(表2), 其中20世纪60年代出现次数最少(59次),90年代出 现次数最多(111次),总体上呈增加的趋势,尤其是 3.2气温变化趋势分析 1990年之后暴雨强度和暴雨频率都显著增加。 对乐安河流域气温变化趋势进行分析,结果见图 对1954--2013年干旱分布进行分析发现,乐安河 3、4。乐安河流域年平均气温为17.5℃,其中7月份 ・62・ 中国水土保持SWCC 2015年第8期 温度最高(29 cIC),1月份温度最低(5.2 cC)。1954— 2013年该流域气温总体呈极显著上升趋势(P< 0.01),上升速率为0.25 oC/lO a。 ; 2 0 ; 0 月份 图3 乐安河流域月平均气温 年份 图4 乐安河流域年平均气温变化及5年滑动平均 3.3径流变化趋势分析 受人类活动及气候变化的影响,乐安河流域径流 量发生了明显变化,采取Mann—kendall法和滑动平均 法对1954--2013年数据进行趋势分析,采用径流深来 定义径流的变化情况。由Mann—kendall检验知, 1954—1963年径流量呈减少趋势,1963年径流深为最 小(489.4 mm),1978--1995年径流量呈显著上升趋 势,1998年发生特大洪水,该流域年径流深曾高达 2 297.7 mm,2000年以后径流深持续减小,尤其是 2003、2004、2007年连续枯水年,年径流深明显减小 (详见图5)。同时,径流量变化趋势大体上与降水量 趋势吻合,表明径流量与降水量密切相关。 一 g 吕 一 媛 年份 图5 乐安河流域径流深年际变化 4结论与讨论 (1)1954—2013年乐安河流域降水总体呈弱减少 趋势,其中春、秋、冬季降水量呈减少趋势,夏季降水量 呈增加趋势。流域降水量年际变化大,降水主要集中 在4 月,且暴雨强度和暴雨频率都显著增加,这与 任玉玉等 提出的江西省近50年极端降水事件强 度、频率呈上升趋势,尤其暴雨和极端强降水强度和时 间增加明显的结论相似。 (2)1954--2013年乐安河流域年平均气温总体呈 极显著上升趋势,全年干旱时间也呈上升趋势。除了 20世纪60年代,整体上表现为秋冬旱出现频率高于 夏旱。尤其是近10年来干旱情况Ft益加剧,如2003、 2004和2007年都出现历史上的极端干旱天气,降水 量较多年平均值偏少40%以上 弱 。此外,近10年 乐安河流域夏季存在明显的旱涝并存、交替现象,针对 流域出现的这种不稳定的水文情势,应该积极采取措 施,提高防御干旱、洪涝灾害的能力。 (3)乐安河流域径流变化与年降水量总体变化趋 势基本吻合,其中1978--1995年径流量均呈显著上升 趋势,这可能与该期降雨量明显增加和土地利用发生 较大改变有关。 [参考文献] [1]Shankman D,Davis L,Leeuw J.River management,land use change,and future flood risk in China’S Poyang Lake region [J].International Journal of River Basin Management,2009,7 (4):423—431. 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[1 1]Tao Fulu,Yokozawa Masayuki,Hayashi Yousay,et a1.Fu— ture climate change,the agricultural water cycle,and agricul 中国水土保持SWCC 2015年第8期 ・63・ 喀斯特地区不同坡度径流小区 水土流失特征分析 覃 莉 ,刘凤仙 ,杨智 (1.贵州省水土保持监测站,贵州贵阳550000;2.贵州省水土保持技术咨询研究中心,贵州贵阳550000) [关键词]径流小区;临界坡度;产流;产沙;喀斯特地区 [摘要】以毕节石桥小流域5个不同坡度裸露径流小区为研究对象,分析2012、2013年径流小区在天然降雨条件下的 产流产沙情况。结果表明:在相同降雨强度条件下,坡度15。时径流小区径流深、产沙量达到最大值;坡面产流产沙量随 降雨强度的增加总体呈增加趋势,特别是暴雨时产沙量显著增加;前期降雨对坡面径流有一定影响,前期降雨越多,土壤 含水量越接近饱和,降雨产生的径流产沙量就越多。应根据喀斯特地区水土流失特征,合理设计小区集雨设施断面尺 寸,使小区径流泥沙观测更具操作性和实用性。 [中图分类号]¥157.1 [文献标识码]A [文章编号]1000—0941(2015)08—0063—03 1研究区概况 863.0 mm,年最大降水量995.5 mm,年最小降水量 618.2 mm,降雨主要集中在7__9月,期间降水量占全 毕节石桥小流域位于贵州省毕节市东南部的鸭池 年降水量的52.4%¨ ;区域内以碳酸岩类的石灰岩及 镇境内,土地总面积35.93 km ;属山坡谷地地貌,最高 侏罗纪紫色砂页岩为主,土壤以黄壤土及紫砂土为主, 海拔1 742.3 m,最低海拔1 400.0 m,相对高差342.3 在岩溶洼地和山间平地有水源的地方分布少量水稻 m;属亚热带湿润季风气候区,年均气温14.03 ,极 土,坡耕地一般为黄色石灰土,林地、灌草丛为黑灰色 端最高温度33.8℃,极端最低温度一3.4℃,年平均 石灰土;自然植被主要为亚热带常绿阔叶林,原生植被 日照时数1 377.7 h,年无霜期258 d;年均降水量 多被破坏,多为次生林,大部分分布在山坡上部,人工 turla production in China[J].A culture, Ecosystems and [19]Kendall M G.Rank Correlation Measures[M].London Environment,2002,95(1):203—215. 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[作者简介]郭庆冰(1991一),男,江西萍乡市人,硕士研究生, [17]刘焱雄,陈永奇,刘经南.利用地面气象观测资料确定对 主要从事水土保持方面的研究;通信作者李凤 流层加权平均温度[J].武汉测绘科技大学学报,2000,25 (1963一),女,江西进贤县人,教授,学士,主要从 (5):400—403. 事水土保持教学与研究工作。 [1 8]Mann H B.Non—parametirc test against trend[J].Economet— [收稿日期]2015—05—01 rica,1945。13:245—259. (责任编辑李杨杨) 

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