2.1 降水资料分析

2.1.1 雨量站的选择

本次水资源调查对研究区雨量站的降雨资料都进行了收集，同时也对研究区外的南漳县、远安县、当阳县气象部门的降雨资料进行收集。在全面收集资料的基础上，再按面上分布均匀、能反映地形变化影响及高低值区的原则，选择资料质量好、系列完整的雨量站点进行分析统计。一般在降雨量变化梯度较大的山区尽可能多选取一些站点，在点据稀少的地区，增选一些资料系列较短的雨量站，通过插补延长处理后作为补充。本次共选用18个雨量站，见附表2-1。平均站点密度为每站430.9km²，各水资源分区及行政分区的雨量站分布情况见表2-1。

2.1.2 资料的插补延长

为了减少样本的抽样误差，提高统计参数的精度，对缺测年份的资料应当进行插补，对较短的资料系列应适当延长，但展延的年数不宜过长，最多不超过实测年数的1/3。研究区设立的雨量站较多，其中漳河水库流域现有雨量站18处，但大多数在20世纪60～70年代设站（薛坪站是在1956年设站），实测系列多数在40（计算至2005年）年左右，且实测年份中有些站点个别月份的降雨资料没有记录，因此需对缺测的月份进行插补。漳河水库灌区的雨量站均来自于气象部门，系列长度能够满足此次水资源评价的要求，因此不需插补延长。

由于研究区的降水资料大多数是1960年以后的资料，因此把1960—2005年作为此次水资源评价的同步期，同步期以外的年份不再进行插补。

资料插补延长的主要途径如下：

（1）直接移用。当两站距离较近，具有小气候、地形的一致性时，将缺测的资料直接移用相邻站的资料。如板桥站1962年的降雨量直接移用薛坪站同期的降雨量。

（2）相关分析。对需插补延长雨量的年份，一般采用缺测站与参证站相关关系法，即当缺测站与参证站距离较近，成因基本一致，相关关系密切时，通过建立缺测站与参证站同步系列相关曲线，用以插补缺测站的资料，例如利用薛坪站的降水资料插补栗溪站缺失的降雨量资料。据统计在研究区降水资料中实测807年（不包括同步期以外的实测资料及月插补的年份），插补延长21年，平均每站1年，插补延长占总年数的3%。雨量站资料插补延长的详细情况见表2-2。

2.1.3 系列的代表性分析

1960—2005年降雨量为随时间而变化的一系列离散型观测值，即为随机水文过程中的一个抽样样本。通过统计分析，实测水文系列应该具有丰枯结构和统计参数的相对稳定，即在一个随机系列中，有一个或几个完整的丰枯周期，其中又包含长系列中的最大值和最小值，统计参数X均值和C_v及C_s/C_v值相对稳定，则一般认为这个系列的代表性比较好。

本次水资源评价计算，降水和径流均采用1960—2005年46年的系列资料，而降水又是水资源量的主要补给来源，通过论证降雨量系列的代表性，可间接说明水资源量计算成果的可靠性，因此须对46年同步期降水系列的代表性进行分析。

2.1.3.1 丰枯统计分析

根据研究区面积比较小的实际情况，考虑到对研究区进行精细化评价的要求，选择实测系列较长（大于40年）的薛坪、打鼓台、东巩、观音寺、荆门、当阳、荆州等7个雨量站进行丰、平、枯水年统计分析。

统计标准为：频率小于37.5%的为丰水年，频率在37.5%～62.5%的为平水年，频率大于62.5%的为枯水年，各站丰、平、枯出现的年份详见表2-3。在同步期1960—2005年系列内，在研究区参加统计的7处雨量站共322站年的资料中，丰水年出现124站年，占38.5%；平水年出现79站年，占24.5%；枯水年出现119站年，占37%。由此可以看出，1960—2005年同步期系列中丰、枯年份出现次数几乎相同，可以认为研究区各代表雨量站系列代表性较好。

2.1.3.2 统计参数的稳定性分析

统计参数的稳定性分析，是基于长系列统计参数比短系列统计参数的代表性相对较好这一基本假定，即长系列统计参数更接近于总体，故以长系列统计参数为标准来检验短系列资料的代表性。由于研究区雨量站资料系列的基本上是自1960年才有记录，而本书采用的同步期是1960—2005年，长系列的长度基本上与同步期的长度相等，认为同步期系列可以代表总体，因此只需对各站的统计参数进行计算即可。统计参数的计算，全部选用站点的多年资料系列按日历年进行统计，资料一律统计到2005年，均值采用算术平均值法计算，C_v值用矩法作初步计算，计算公式如下：

式中：x_i为系列变量（i=1，2，…，n）；n为系列年数；K _i为模比系数。

系列中的特大值、特小值不作处理，用上述公式计算出的统计参数作初始值，应用皮尔逊Ⅲ型理论频率曲线进行适线调整，经验频率采用数学期望公式P=m/（n+1）×100%（m为序位，n为系列总年数），适线时固定均值不变调整C_v，照顾大部分点据，尽可能使理论频率曲线与经验点据配合好，调整C_v时，一般控制在C_v适=C_v计±δC_v的范围内，计算结果见表2-4。

通过对研究区雨量站进行统计参数和特征值的分析计算，由单站降雨量的计算结果可知，C_v值在地区分布上的差别不大，变化范围在0.19～0.27之间，83%雨量站的C_v值介于0.20～0.25之间。

2.1.3.3 模比系数差积曲线分析

年降雨量模比系数差积曲线能较好地反映年降雨量的丰枯变化情况。当一段时间内差积曲线的总趋势是下降的，说明在此期间逐年降雨量大多小于多年平均值，定为枯水期；当一段时间内差积曲线总的趋势是上升的，说明在此期间逐年降雨量大于多年平均值，定为丰水期。差积曲线不同的形状反映了不同的降水周期。

差积曲线的绘制：

（1）计算长系列参证站多年平均年降雨量以及各年降雨量模比系数。

（2）将1960—2005年模比系数差积值从1960年依次累加，直到2005年，得到一系列∑（K_i-1）。

（3）以∑（K_i-1）为纵坐标，以年份为横坐标，绘制关系曲线，即为年降雨量模比系数差积曲线。

根据薛坪、打鼓台、东巩、观音寺、当阳、荆门、荆州等各站1960—2005年的降雨量，得其年降雨量模比系数差积曲线，如图2-1～图2-4所示。

由长系列代表站差积曲线图2-1～图2-4可以看出，薛坪、打鼓台、东巩、观音寺、荆门、当阳、荆州站的丰枯交替变化周期大约在40年左右；由此可见，研究区1960—2005年降雨量系列基本包括一个丰枯周期，而且期间有小周期变化，可以认为该系列的代表性相对较好。