1. 引言

自然灾害给人类带来巨大的经济损失，气象灾害大约占各类自然灾害70%以上。我国每年受重大气象灾害影响的人口可达4亿人，造成的经济损失可以占到国民生产总值的1%~3% [1] 。雨涝是指长时间降水过多或区域性的暴雨及局地性短时强降水引起江河洪水泛滥，淹没农田和城乡，或产生积水或径流淹没低洼土地，造成农业或其他财产损失和人员伤亡的一种气象灾害。我国具有典型的季风气候特点，雨涝灾害频发，往往造成较大的人员伤亡和财产损失，尤其是随着全球变暖，极端强降水造成的雨涝灾害呈现多发趋势 [2] 。加强雨涝及其灾害研究为区域发展规划和防洪减灾规划提供科学依据，具有较大的经济社会效益、生态效益和环境效益。我国雨涝灾害流域性特征明显，许多城市和经济带密集分布于流域下游，加强流域雨涝研究非常重要。

肖潺等 [3] 分析中国大陆雨涝时空特征时发现我国雨涝主要集中在夏季，每年农作物雨涝受灾面积与每年雨涝站率有极好的正相关，长江、珠江、淮河流域年雨涝站率较高；钟晋阳等 [4] 研究了浙江省近36a雨涝灾害的时空分布特征时指出雨涝灾害发生等级、频率和降水量呈现正相关关系，空间分布上存在一定的规律性；陈峪等 [5] 分析了中国十大流域年降水量时空变化特征时发现中国北方流域降水量少，年际变化大，水资源缺乏且不稳定；南方流域降水较多，年际变化较小，水资源相对充足且比较稳定；任国玉等 [6] 分析了各流域的降水气候学特征，指出长江流域总体表现为单峰型，峰值出现在6月下旬和7月初，淮河流域最大降水出现在7月上中旬；张勇等 [7] 发现20世纪80年代末以来，长江流域80年代初雨涝受灾面积和成灾面积显著增加。巢湖是中国五大淡水湖之一，地处长江与淮河两大河流之间，属长江下游左岸水系，旱涝灾害十分频繁 [8] 。加强巢湖流域的雨涝研究可为巢湖流域洪水的风险评估、规划管理和防洪减灾提供有益参考。本文基于巢湖流域7个国家气象站1961~2016年逐日降水量资料，将巢湖流域划分为4个子单元，分析其雨涝的时空分布特征和变化规律，以期为巢湖流域防洪减灾规划提供依据。

2. 研究方法和数据

本文雨涝标准是连续10 d降水总量250 mm以上或连续20 d降水总量350 mm以上，符合国家气候中心使用的标准 [9] 。只要一年(季)中有一次雨涝过程出现，就将该年(季)算作一个雨涝年(季)。年(季)雨涝频率为雨涝年(季)数占总统计年(季)数的百分比。为了表征流域的雨涝情况，定义年(季)雨涝站率为流域内年(季)雨涝站数占流域总站数的百分比。

采用巢湖流域内的合肥、肥东、肥西、巢湖、无为、庐江和舒城等7个国家气象站1961~2016年具有完整记录的逐日(20~20时)降水量资料。用频率分析、Pearson-III型分布曲线、趋势分析和滑动平均等方法分析了近56a来巢湖流域降水特征和雨涝的时空分布特征及变化规律。

根据巢湖水系分布，将巢湖流域分为以主要支流命名的南淝河、裕溪河、白石天河和杭埠河等4个子单元(图1)。4个子单元内的支流名称及国家气象站名称见表1。

3. 巢湖流域降水特征分析

3.1. 年最大日降水量的月际变化

统计合肥、舒城、巢湖和庐江等4个代表站各月出现的年最大日降水量次数占总统计年数的百分比，即月频率，分析年最大日降水量的平均月际变化特点(图2)。从图2可以看出，巢湖流域4个子单元的年最大日降水量月际变化均表现为典型的正态分布，7月为峰值，6月为次大值(除南淝河子单元为8月)。夏季6~8月年最大降水日数频率占73.7%，其中7月最大，为33.6%，再次是6月，为24.3%，8月为15.8%。雨带从6~8月由南向北推进，主要降水月份为6~7月，这种推进方式主要受副高位置及其强弱变化影响 [10] 。位于南部的裕溪河子单元、白石天河子单元3月份开始有最大日降水量分布，裕溪河子单元甚至1月份也有分布，其他子单元自4月份开始有分布。

表1. 巢湖流域4个子单元的主要河流及气象台站

注：上标为*的气象站作为相应子单元的代表站。

3.2. 年最大日降水量的重现期分析

根据实测样本，拟合极值分布，推断N年一遇的重现期值，是极值统计的重要内容 [11] 。计算合肥、巢湖、庐江和舒城等4个代表站1961~2016年逐年最大日降水量，采用Pearson-III型频率分析方法 [12] - [20] 和适线法进行拟合，得出4个台站年最大日降水量频率曲线图(图3)。

根据频率曲线分别查算频率20%、10%、5%、2%对应的5a、10a、20a、50a重现期下的日降水量(表2)。以巢湖站为例，裕溪河子单元5年一遇的年最大日降水量是141 mm，10年一遇的是182 mm，20年一遇的是221mm，50年一遇的则是276 mm。裕溪河子单元有气象记录以来出现的最大日降水量291 mm (2016年7月1日)，大约属于54年一遇的降水量；次大日降水量251.8 mm (2008年8月1日)大约属于41年一遇的降水量；第3大日降水量221 mm (2011年7月17日)大约属于31年一遇的降水量。如果日降水量是160 mm，估算重现期是7年，实际上裕溪河子单元56年来共出现9次160 mm以上的日降水量，平均6.2年一次，基本接近估算的重现期。从表2看出，以庐江站为代表站的白石天河子流域的5a、10a、20a、50a重现期下的日降水量明显

表2. 4个台站4个重现期日降雨量(mm)

比以合肥站为代表的南淝河子流域大。巢湖流域5a、10a、20a、50a重现期下的日降水量呈自南向北减小的特点。

4. 雨涝特征分析

4.1. 雨涝季节特征

根据巢湖流域7个国家气象站1961~2016年逐日降水量资料，计算雨涝频率和各子单元雨涝站率。图4给出巢湖流域全年、春季、夏季和秋季的雨涝频率分布(巢湖流域冬季未出现过雨涝，不作讨论)。图4(a)显示，全年，巢湖流域所有地区均遭受过雨涝，雨涝频率从东南向西北减少。流域多年平均雨涝频率为24%，东南地区雨涝频率都在20%以上，其中白石天河子单元、裕溪河子单元部分地区超过30%，西北地区雨涝频率最少，南

淝河子单元部分地区低于15%。

春季(图4(b))巢湖流域雨涝稀少，只有白石天河子单元、裕溪河子单元部分地区出现过雨涝，雨涝频率低于2%，其他地区未出现雨涝。

夏季是巢湖流域降水最集中的季节，气候上对应于江淮梅雨期。夏季多年平均雨涝频率为23%，是巢湖流域雨涝灾害频率最高、范围最广的季节。巢湖流域夏季雨涝频率(图4(c)) 20%分界线的位置与全年雨涝频率20%分界线的位置趋于一致，也表明夏季是巢湖流域雨涝发生最主要的季节。白石天河子单元、裕溪河子单元等地区雨涝频率超过20%，雨涝频率最高的地区是白石天河子单元，超过30%。

随着季节推进，雨带南移，秋季(图4(d))巢湖流域出现雨涝的情况较少，只有巢湖流域的东部和西部出现过雨涝，最大出现在裕溪河子单元和杭埠河子单元，雨涝频率为3%~4%。

针对巢湖流域的季节雨涝特征，计算出4个子单元1961~2016年多年平均的季节雨涝站率(图略)。4个子单元雨涝最集中的季节都是夏季，均达到或超过15%，最大的是白石天河子单元，达30%，其次是裕溪河子单元为28%，杭埠河子单元最小，为15%。春季出现雨涝的情况极少，只有白石天河子单元出现低于2%的雨涝，其他子单元均未出现雨涝。秋季出现雨涝的情况略高于春季，除南淝河子单元未出现雨涝，其他子单元雨涝站率均小于2%。

4.2. 雨涝年(代)际变化

为了表征流域整体雨涝情况的逐年演变，绘出巢湖流域雨涝站率的逐年变化趋势图(图5)。巢湖流域多年平均雨涝站率为24%。就雨涝站率的演变趋势而言(图5中绿色线条)，巢湖流域呈增加趋势，但没有达到90%信度水平。与趋势特征增加相比，巢湖流域雨涝站率呈现比较明显的年代际演变特征(图5中蓝色线条为9年滑动平均)。巢湖流域雨涝站率自1960年代后期以来，呈略下降趋势，1970年代初期呈先增加后下降趋势，1970年代中期呈明显增加趋势，到1980年代中期达到峰值，随后呈阶段性下降趋势，1980年代末期开始回升，1990年代、2000年代呈波动式变化特征，2000年代末期开始回升。总体来说，巢湖流域雨涝站率分为两个阶段，第

一阶段从1960年代中期到1980年代呈明显增加趋势，其中1980年代中期达到峰值；第二阶段从1990年代到2010年代呈不明显增加趋势。巢湖流域雨涝站率气候趋势为0.79/10年，从年代际变化特征上看，呈现波动式上升趋势，但没有通过90%的信度检验。

5. 结论与讨论

(1) 巢湖流域4个子单元的年最大日降水量的月际变化均表现为典型的正态分布。采用Pearson-III型分布拟合巢湖流域各子单元年最大日降水量的分布，得出5a、10a、20a、50a等4个重现期下的日降雨量，总体上拟合较好，对其不同重现期下的极值估计结果基本可信。巢湖流域5a、10a、20a、50a重现期下的日降水量呈自南向北减小的特点。

(2) 巢湖流域4个子单元均遭受过雨涝。巢湖流域雨涝频率从东南向西北减少，白石天河子单元、裕溪河子单元部分地区雨涝频率相对较大，超过30%；季节分布上，夏季最多，秋季多于春季，冬季没有出现过雨涝。各子单元雨涝最集中的季节都是夏季，均达到或超过15%，最大的是白石天河子单元，达30%，其次是裕溪河子单元，为28%，杭埠河子单元最小，为15%。

(3) 巢湖流域雨涝站率气候趋势为0.79/10年，但呈现比较明显的分段年代际演变特征。第一阶段从1960年代中期到1980年代呈明显增加趋势，其中1980年代中期达到峰值；第二阶段从1990年代到2010年代呈不明显增加趋势。从年代际变化特征上看，呈现波动式上升趋势，但没有通过90%的信度检验。

本文仅研究了巢湖流域雨涝的时空分布特征和变化规律。雨涝产生的灾害不仅与流域的气候状况有关，还与流域的高程、地形指数、人口密度等密切相关，巢湖流域地形地貌复杂，有待于进一步分析研究。

参考文献