济源市降水特征分析

大峪河、逢石河 太行山区
大峪河、逢石河 西部低山区
沁河太行山区 沁河平原区
蟒河太行山区 砚瓦河西部低山区
蟒河平原区 蟒河黄土丘陵区
３２８．３２
５００．１４
８６．２９ ５７．９７ ２１６．７０ １８７．４７ ３１５．７６ ２０１．１３
大峪河、逢石河西部低山区，蟒河太行山区，蟒河平原
区，蟒河黄土丘陵区，砚瓦河西部低山区，沁河太行山
根据各站多年平均年降水量，绘制年降水量等值 线图（图 １）。 由图 １ 可知，济源市降水空间分布差异 明显，且与地形特征关系密切。 济源市降水量总体呈 北多南少的特征，由北部山前地带向东南部平原地区 逐渐减少。
图 １ 济源市多年平均年降水量等值线（ 单位：ｍｍ）
３．２ 频率分析 根据多年降水资料，对参数进行多次的分析与调
姜宝良等：济源市降水特征分析
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算公式为
Ｃｖ ＝ σ ／ ｘ
（２）
式中：Ｃｖ为离差系数；σ 为数据的标准差；ｘ 为数据的平 均值。
由于偏态系数 Ｃｓ的计算误差太大，故本研究不直 接计算，而是根据以往降水计算的经验取值。
（３）选定线型。 皮尔逊 －Ⅲ型曲线是一条一端有
限一端无限的不对称单峰曲线，是当前水文计算中常 用的频率曲线［４］ 。
图 ２ 济源市年降水量距平曲线
运用适线法进行济源市降水频率分析，发现该地 区年降水量基本符合 Ｃｖ ＝ ０．２４、Ｃｓ ＝ ０．７６ 的皮尔逊－Ⅲ 型频率曲线（ 图 ３）。 从而得出该地区的降水规律，在 ２０％、５０％、 ７５％、 ９５％ 的 保 证 率 下 年 降 水 量 分 别 为 ７４３．２８、６０６．７２、５１６．７４、４１４．９９ ｍｍ。
表 １ 济源市水资源综合规划分区
流域三级分区
编号
名称
流域四级分区
编号
名称
面积 ／ ｋｍ２
三门峡至 Ｄ０６０１００ 小浪底
干流区间
Ｄ０６０２００ 沁丹河区
小浪底至花 Ｄ０６０４００ 园口干流
区间
Ｄ０６０１０００１
Ｄ０６０１０００２
Ｄ０６０２０００１ Ｄ０６０２０００２ Ｄ０６０４０００１ Ｄ０６０４０００２ Ｄ０６０４０００３ Ｄ０６０４０００４
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中国水土保持 ＳＷＣＣ ２０１９ 年第 ５ 期
济源市降水特征分析
姜宝良，张晓偲
（ 华北水利水电大学 资源与环境学院，河南 郑州 ４５００４５）
［关键词］ 降水；空间特征；适线法；频率分析；济源市 ［摘 要］ 根据济源市多年降水资料，分析出该地区降水空间特征，并采用适线法对全市及各个水资源分区进行降水频 率分析，计算出济源市在 ２０％、５０％、７５％、９５％保证率下的降水量分别为 ７４３．２８、６０６．７２、５１６．７４、４１４．９９ ｍｍ，研究成果可 为济源市今后的水资源开发利用提供理论依据。 ［ 中图分类号］ ＴＶ１２５ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １０００－０９４１（２０１９）０５－００３２－０３
按照全国水资源综合规划的分区规定及河南省的 补充要求，在已有的 ３ 个水资源三级分区的基础上，根 据济源市地形地质条件及河流分布情况，将其划分为 ８ 个水资源四级区（表 １）。
２ 数据来源与处理方法
２．１ 数据来源 本研究在《济源市水资源综合规划》 （ 修编） 的基
础上，根据济源市境内梨林、五龙口、交地、黄龙庙、竹 园、八里胡同等 ２８ 个雨量站多年实测降水资料，利用 泰森多边形法计算出济源市大峪河、逢石河太行山区，
（４）计算设计变量。 由确定的 Ｃｓ，在皮尔逊－Ⅲ型 曲线的Φ 值表中，查出各对应频率的 ΦＰ 值，然后按下 式计算各频率对应的设计变量。
ｘＰ ＝ ｘ（ΦＰＣｖ ＋ １）
（３）
式中：ｘＰ 为各频率对应的设计变量。
（５）配线。 根据配合情况，修改参数，直至配合情
况最好为止。
３ 结果分析
济源市各个水资源分区地形地貌条件不同，降水 情况也不尽相同。 为了研究其分布规律，本研究对济 源市降水特征的空间分布和各个水资源分区的降水频 率进行分析。 ３．１ 降水空间变化特征分析
如下：
（１） 计算并点绘经验频率点［３］ 。 把实测资料按从
大到小的顺序排列，计算各项的经验频率，并作为纵坐
标与相对应的变量值（ 横坐标） 一起绘于频率格纸上。
经验频率的计算公式为
Ｐ ＝ ｍ ／ （ ｎ ＋ １） × １００％
（１）
式中：Ｐ 为大于等于变量值的经验频率；ｍ 为变量值从
大到小的排列序号；ｎ 为观测资料的总项数。 （２） 计算样本系列的统计参数［３］ 。 离差系数的计
整，最终使理论频率曲线与经验频率点之间得到最优 的拟合。 ３．２．１ 降水频率分析
图 ２ 为济源市逐年降水量距平曲线。 １９５５—１９８５
年历年降水量变化较大，丰枯年交替出现，平均年降水 量比多年平均值多 ３８．７ ｍｍ；１９８６—１９９７ 年出现连续 枯水 年， 平 均 年 降 水 量 比 多 年 平 均 值 少 １０６． ６ ｍｍ； １９９８—２０１５ 年平均年降水量基本与多年平均值持平。
区，沁河平 原 区 等 ８ 个 水 资 源 四 级 区 及 全 市 １９５５—
２０１５ 年逐年降水量。
２．２ 处理方法
适线法是以经验频率点为基础选配出一条拟合最
好的理论频率曲线，以此估计降水系列总体的统计规
律［２］ 。 大量的科学研究与事实证明，适线法是能较好
地满足降水频率分析要求的一种方法［２］ 。 其具体步骤
１ 研究区概况
济源市位于河南省西北部，素有“ 豫西北门户” 之 称，总的体来说李八庄以东为山前倾斜平原，北部崇 山峻岭，西部群山连绵，南部丘陵起伏，三面环山形成 了西高东低的簸箕形盆地。 济源市属暖温带半干旱大 陆性季风气候区，四季分明，气候地区性差异较大，总 的特点是春季温暖多风、夏季炎热多雨、秋季天高气 爽、冬季寒冷少雪。
降水的发生、发展和变化过程包含必然性，也存在 随机性。 因此，对降水过程进行特征分析有利于了解 其变化规律，为预防干旱、洪涝灾害的发生提供科学的 理论依据［１］ 。 本研究以济源市为研究区，根据多年降 水资料，分析济源市降水空间分布特征，并基于适线法 对全市及各个水资源分区进行降水频率分析，研究成 果既可为当地工程设计提供理论依据，又可为农业生 产与居民生活提供数据参考。