上砂河流域降水特征及变化趋势分析

１６０　安徽农学通报，Ａｎｈｕｉ　ＡＳｄ．Ｓｅｉ．Ｂｕｌ１．２０１７，２３（１１）　

上砂河流域降水特征及变化趋势分析　

刘志伟　

（广东省水文局汕头水文分局，广东汕头５１５０４１）　

摘要：该文选取上砂河流域新岭、上砂、吉龙、富口４个代表站１９５９－－－２０１５年实测逐月降水资料，利用距平　分析法、５年滑动平均法、ｓｅｎ＋Ｍａｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ法及其他水文统计方法对流域内降水特征及变化趋势进行了分　

析。结果表明：上砂河流域各站点多年平均降水量在１９００～２３００ｍｍ，主要集中于３＿９月份，年降水量在　

１９５９－－２０１５年期间整体呈下降趋势，但下降趋势不明显。　关键词：上砂河流域；降水；距平分析法；５年滑动平均法；ｓｅｎ＋Ｍａｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ　中图分类号Ｐ３３３　文献标识码Ａ　文章编号１００７—７７３１（２０１７）１卜０１６０—０３　

Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　Ｓｈａｎｇｓｈａ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂａｓｉｎ　

Ｌｉｕ　Ｚｈｉｗｅｉ　

（Ｓｈａｎｔｏｕ　Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｓｈａｎｔｏｕ　５０５０４１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ａｎｏｍａｌｙ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ａ　ｆｉｖｅ—ｙｅａｒ　ｍｏｖｉｎｇ　ａｖｅｒａｇｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｓｅｎ＋Ｍａｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈ—　

ｏｄ　ａｎｄ　ａ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｍｏｎｔｈｌｙ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｆｒｏｍ　４　ｓｔａｔｉｏｎ，Ｘｉｎｌｉｎｇ，　

Ｓｈａｎｇｓｈａ，Ｊｉｌｏｎｇ　ａｎｄ　Ｆｕｋｏｕ，ｆｒｏｍ　１９５９　ｔｏ　２０１５，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｄｅｎｔｉｆｙ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａ—　ｔｉｏｎ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｓｈａｎｇｓｈａ　ｆｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｙｅａｒｌｙ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｂａｓｉｎ　ｉＳ　ｂｅｔｗｅｅｎ　

１９００～２３００ｍｍ；ｙｅａｒｌｙ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ　ｓｈｏｗｓ　ａ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｔｒｅｎｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｐｅｒｉｏｄ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｔｒｅｎｄ　ｉＳ　ｎｏｔ　ｏｂｖｉｏｕｓ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｈａｎｇｓｈａ　ｆｉｖｅｒ　ｂａｓｉｎ；Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；Ａｎｏｍａｌｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｆｉｖｅ—ｙｅａｒ　ｍｏｖｉｎｇ　ａｖｅｒａｇｅ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｓｅｎ＋Ｍａｎ—　Ｋｅｎｄａｌ１　ｍｅｔｈ０ｄ　

上砂河发源于五华县笼衣圈，自西北流向东南，于五　

云镇下圩汇入榕江。属山区性河流，流域面积１３４ｋｉｎ。，河　

流长３２ｋｍ，河床平均比降８．０６％０，多年平均流量６．４ｒｎ３／ｓ。　

上游多崇山峻岭，植被良好，是暴雨高区　。本研究选取上　

砂河、新岭、上砂、吉龙、富口４个代表站１９５９－－２０１５年的逐　

月降水数据，采用距平分析法乜］、５ａ年滑动平均法０］、ｓｅｎ＋　域的降水变化特征和变化趋势进行了分析。　

１降水量的变化特征分析　

１．１降水量的年内分配从表１可以看出，上砂水流域降　

水量年内分配不均匀，降水主要集中在３—９月份，该时段　

的降雨量约占全年降雨量的９０％，最大月降水量占全年　

的１８．０％一１９．６％，最小月降水量仅占全年的１．４％一　

Ｍａｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ￣　以及其他相关水文统计方法，对上砂河流　１．７％，最大月降水是最小月降水的ｌ３倍左右。　表１上砂河流域代表站降雨量年内分配　

１．２降水量的年际变化　由表２可知，上砂河流域各站点　

多年均降水量在１９００～２３００ｒａｍ，年降水量的ｃ　值在　

０．１８—０．２０，年降水量的极值比在２．０—２．４；各站降水量的　

年际变化基本接近，富口站稍大于其他各站。　表２上砂河流域各代表站降水量年特征值　

作者简介：刘志伟（１９８４一），男，河南人，工程师，研究方向：水文水资源。　收稿日期：２０１７—０４—２１

　２３卷１ｌ期　刘志伟上砂河流域降水特征及变化趋势分析　１６１　

１．３不同时段降水量变化采用距平分析法对上砂河流　

域４个代表站不同时段降水量的变化进行分析，分析结果　

见结果见表３。从表３可知：２０世纪６ｏ年代，４个站降水量　

与多年均值相比均偏少，新岭站偏少较多达到１　１．７％；２０　世纪７０年代均偏多，偏差在２．５％和８．２％之间；２０世纪８０年　

代基本偏少，２０世纪９０年代总体上偏多；２１世纪前１０年总　

体偏少，近５年均偏少，偏差在－２．９％一－１２．９％。　

表３上砂河流域各代表站不同时段降水距平分析　

．　１９６０＿一ｌ９６９　１９７０－－１９７９　１９８０－－１９８９　１９９０－－１９９９　２ｏ０（卜－２００９　２０１０－－－２０１５　均值（ｍｍ）距平（％）均值ｒａｍ）距平（％）均值（ｒａｍ）距平（％）均值（ｒａｍ）距平（％）均值（ｒａｍ）距平（％）均值（ｒａｍ）距平（％）　

１．４降水量丰、平、枯频次分析根据国家标准在国家标　

准《水文基本术语和符号标准））ＧＢ／Ｔ５００９５—９８）中，将河川　

径流丰、平、枯划分为：丰水年、偏丰水年、平水年、偏枯水　

年和枯水年五大类别。在对上砂河流域年降水量的频次　

分析中，将年降水量按照经验频率也分为以上５种年型，　

划分标准见表４　。从表５可以看出：统计的时段内，上砂　

河流域４个代表站的丰水年占比在１０．７％一１７．０％，偏丰年　

份占比在１６．１％一３２．１％，平水年占比在２２．６％一３０．４％，　偏枯年占比在１９．６％一３２．１％，枯水年占比在８．９％一　

１４－３％。　表４丰平枯年型划分标准　

丰平枯级别　划分标准（％）　丰水年　偏丰水年　平水年　偏枯水年　枯水年　Ｐ≤１２．５　１２．５％＜Ｐ≤３７．５　３７．５％＜Ｐ≤６２．５　６２．５％＜Ｐ≤８７．５　Ｐ＞８７．５　

表５上砂河各代表站年降水量丰、平、枯统计情况　

２降水量的变化趋势分析　

针对上砂河流域降水量的变化趋势，采用以下３种方　

法对进行分析：一是５年滑动平均法，绘制年降水量一５年　

滑动平均过程线图；二是降水量变化倾向率法　；三是Ｓｅｎ　

斜率和Ｍａｎｎ　Ｋｅｎｄａｌｌ法。　

２．１　５年滑动平均法对４个代表站绘制时间与年降水量　

５年滑动平均过程线（见图１）。从图１可以看出：各站在不　

同的时段内降水变化趋势不一，以吉龙站为例，该站在２０　

世纪６０年代初期降水量呈下降趋势，２０世纪６Ｏ年代中期　

到２０世纪７０年代末呈上升趋势，２０世纪８０年代先降后升，　

整个２０世纪９ｏ年代明显上升，新世纪前１Ｏ年先下降后上　

升，近５年降水量先下降后企稳。　

ｇ　暑　卿　

数　

年份　图ｔ上砂河流域雨■年份滑动平均过程　２．２降水量变化倾向率法为了进一步说明上砂河流域　各代表站年降水量的变化趋势，对各代表站的年降水量　

变化倾向率进行了统计分析，以时间ｔ为自变量，年降水　

量Ｐ为应变量，建立一元回归方程进行分析，也就是以　

回归方程的斜率来表明年降水量的变化趋势；当倾向率　

即方程的斜率为正值事，表明年降水量呈上升趋势，当　

倾向率即方程的斜率为负值时，表明年降水量呈下降趋　

势，斜率的绝对值越大，变化趋势越明显。计算结果如　

下：吉龙站ｙ＝－０．２１ｔ＋２６６８．９，富ＩＳＩ站ｙ一５．３０ｔ＋１２６２４，上砂　

站ｙ一１．８９ｔ＋５７２５．９，新岭站ｙ＝Ｚ．１．３　１ｔ＋４５５８．５，计算结果表　

明上砂河流域年降水量变化倾向率在一５．３Ｏ一一０．２１ｍｍ，　

各站年降水量呈下降趋势。　

２．３基于ｓｅｎ＋Ｍａｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ法分析　

２．３．１　ＳＥＮ趋势度分析简介ＳＥＮ趋势度分析方法是由　

Ｓｅｎ等人１９６８年提出的研究长时序变化的方法（Ｓｅｎ，　

１９６８），计算公式如下：　

一　卢：Ｍｅｄｉａｎ（　），ｐ　，　１，２，３，…，Ⅳ　一　其中，ｘ；和ｘ属于待分析趋势的时间序列的元素，依　

据时间顺序排列。Ｍｅｄｉａｎ为中位数函数。当计算结果Ｂ　

大于０时表示待分析的时间序列呈现上升趋势，当计算结　

果８小于０时表示待分析的时间序列呈现下降趋势”］。

　１６２　安徽农学通报，Ａｎｈｕｉ　Ａｇｒｉ．Ｓｃｉ．Ｂｕｌ１．２０１７，２３（１１）　

２．３．２　Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ趋势检验方法简介在Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄ．　

ａｌｌ趋势检验中，原假设Ｈ０为时间序列数据（ｘ，’ｘ２，……，　

Ｘ　），是ｎ个独立的、随机变量同分布的样本；备择假设Ｈ１　

是双边检验。对于所有的ｉ＞ｊ≤ｎ，且ｉ＃ｊ，Ｘｉ和ｘｊ的分布是不　

相同的。定义检验统计量Ｓ：　

Ｊｓ＝∑∑ｓｉｇｎ（Ｘ，－　）　‘。２　Ｊ　１　其中，ｓｉｇｎ（）为符号函数。当Ｘｌ和ｘ／ｂ予、等于或大于　

零时，ｓｉｇｎ（Ｘｉ—ｘｊ）分别为一１、ｏＫ１。ｓ为正态分布，其均值　

为０，　方差Ｖａｒ（Ｓ）＝ｎ（ｎ一１）（２ｎ＋５）／１８。　

Ｍ—Ｋ统计量公式ｓ大于、等于、小于０时分别为：　

ｚ＝（ｓ一１）／√（／７，（ｎ一１）（２ｎ＋５）／１８）　ｓ＞０　

Ｚ＝０　ｓ＝０　

Ｚ：（ｓ＋１）／√（ｎ（ｎ一１）（２ｎ＋５）／１８　Ｓ＞０　

在双边趋势检验中，对于给定的置信水平０【，若Ｉ　

ＺＩ＞Ｚ　Ｚ。　则原假设Ｈ。是不可接受的，即在置信水平０【　

上，时间序列数据存在明显的上升或下降趋势。ｚ为正值　

表示增加趋势，负值表示减少趋势。ｚ的绝对值在大于等　

于１．２８、１．６４、２．３２时表示分别通过了信度９０％、９５％、９９％　

显著性检验　］。　

２．３．３　分析计算结果运用ｓｅｎ＋Ｍａｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ法对上砂　

河新岭、上砂、吉龙、富Ｈ４个代表站１９５９－－２０１５年的逐年　

降水数据进行分析，分析结果见表６。由表６可知，上砂河流　

域４个代表站年降水均呈下降趋势，但四站计均未通过０．１　

的显著性检验，说明上砂河流域的年降水量下降趋势并不　明显。这与降水量变化倾向率法分析所得结果是一致的。　

表６　Ｓｅｎ＂￥＋Ｍａａ—Ｋｅｎｄａｌｌ法分析结果　

３结论　

（１）上砂河流域各站点多年均降水量在１９００—　

２３００ｒａｍ，年降水量的ｃ　值在０．１８一Ｏ．２０，年降水量的极值　

比在２．０—２．４；各站降水量的年际变化基本接近，下游富　

口站大于上游各站。　

（２）上砂河流域各站点年降水自１９５９年以来均呈下　

降趋势，但下降趋势不明显。　

参考文献　［１］揭西县史志编纂委员会．揭西县志［Ｍ］．广州：广东人民出版社，　１９８４．　［２］谭徐明．近５００年我国特大旱灾的研究［Ｊ］．防灾减灾工程学报，　２００３．２３（２）：７７—８３．　【３］丁晶，刘权授．随机水文学【Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，１９９７．　［４］王佃来，刘文萍，黄心渊，基于Ｓｅｎ＋Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ的北京植被变　化趋势分析［Ｊ］．自然灾害学报，计算机工程与应用，２０１２，１１．　［５］ＧＢ厂ｒ　５００９５—２０１４水文基本术语和符号标准Ｉｓ］．　［６］于成龙，胡海清，刘丹．近４３年来小兴安岭及周边地区的气候变　化特征［Ｊ］．自然灾害学报，２００５，１４（５）：５５—６０．　［７］汪攀，刘毅敏．８ｅｌｌ’ｓ斜率估计与Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ在设备运行趋势分　析中的应用［Ｊ］．武汉科技大学学报，２０１４，１２．　［８］张盛霖，邓高燕，黄勇奇。Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ检验法在Ｅｘｃｅｌ中的实现　与应用［Ｊ］．中国科技论文在线，２０１４，０６．　（责编：张宏民）