陜西省徑流豐枯變化及其資料系列代表性分析

葛芬莉

(陜西省水文水資源勘測局，西安 710068)

陜西省徑流豐枯變化及其資料系列代表性分析

葛芬莉

(陜西省水文水資源勘測局，西安 710068)

摘 要：選用陜西15 處水文站長系列徑流資料，應(yīng)用差積曲線分析徑流的周期性豐枯變化;采用徑流連豐連枯統(tǒng)計及其豐枯水年所占比例，分析徑流的豐枯變化規(guī)律;通過對徑流長短系列相對誤差對比及不同頻率年徑流分析，評價徑流資料系列的代表性。結(jié)果表明：1956—2000年系列豐水期、枯水期長度基本相同，也基本包括了完整的豐枯周期，是最具有代表性的水文短系列。

關(guān)鍵詞：徑流；豐枯變化；代表性；陜西省

1 資料選用

根據(jù)全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細則[1]要求，全省共選用了15個實測系列在47 a以上、觀測質(zhì)量較好的徑流量長系列區(qū)域代表站，其中陜北3個，關(guān)中7個，陜南5個，資料系列最長的張家山站為1932—2000年，最短的高石崖、溫家川站為1954—2000年，陜西省徑流量代表站見表1。

表1 陜西省徑流量代表站情況

2 徑流豐枯變化

2.1 周期性豐枯變化

差積曲線的不同形狀，反映年徑流量的周期性豐、枯交替變化規(guī)律。曲線的上升段，表示多水期，下降段表示少水期，在某時段內(nèi)，曲線總的趨勢上升，表示處于豐水期，曲線總的趨勢下降，表示處于枯水期，曲線的豐水期、枯水期構(gòu)成了一個完整的豐、枯周期[2-4]。全省部分代表站年徑流量差積曲線見圖1。差積曲線可反映各河流豐枯水段交替循環(huán)的大致趨勢，但具體到各站及其對應(yīng)的各條河流，由于循環(huán)周期規(guī)律差異，其豐水期、枯水期持續(xù)時間也就大有不同，但從總體來看，代表站1956—2000年45 a系列所包含的豐水期、枯水期基本相同。

2.2 豐枯規(guī)律分析

2.2.1 連豐連枯統(tǒng)計 為分析徑流量連豐、連枯的嚴重程度，采用豐、平、枯水年劃分標(biāo)準(zhǔn)[1-4]，對連豐、連枯作進一步的統(tǒng)計分析。豐、平、枯水年判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：豐水年為徑流量頻率P<37.5%；平水年為徑流量頻率37.5%≤P<62.5%；枯水年為徑流量頻率P≥62.5%。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，判別代表站年徑流量起始年至2000年長系列中的豐水年、枯水年，統(tǒng)計連豐期、連枯期出現(xiàn)的頻次，計算連豐期、連枯期平均年徑流量與長系列多年平均年徑流量的比值，即極值比(見表2)。極值比是反映徑流年際變化的指標(biāo),表示年徑流的最大最小年變率，K豐和K枯分別表示連豐期和連枯期極值比。

Ki表示逐年模比系數(shù)圖1 陜西省部分代表站徑流量差積曲線

分析表明：所有站連豐、連枯期以2 a出現(xiàn)頻次最多，3 a次之，5 a或5 a以上的連豐、連枯期較少。所有站連豐期最長為5 a，連枯期最長為7 a。澇峪口、安康、白河站皆發(fā)生了5 a最長的連豐期，分別為1948—1952年、1980—1984年、1980—1984年；林家村、咸陽、升仙村、略陽站皆發(fā)生了7 a最長的連枯期，分別為1994—2000年、1994—2000年、1991—1997年、1994—2000年。有些站連豐、連枯期雖不很長，但均值偏離長系列均值程度較大，如：連豐2 a(1980—1981年) 的武侯鎮(zhèn)站K豐達2.03，連枯2 a(1941—1942年)的白河站K枯僅0.30。

表2 陜西部分代表站年徑流量連豐、連枯統(tǒng)計

2.2.2 豐枯水年對比分析 統(tǒng)計代表站在不同系列中年徑流量為豐水年、枯水年的頻次，分析豐枯年所占比例(見表3)，結(jié)果表明：1956—1979年，豐水年所占比例大于枯水年；1971—2000年、1980—2000年，豐水年所占比例小于枯水年；1956—2000年、起始年至2000年，豐水年、枯水年所占比例基本持平。

表3 陜西省代表站年徑流量不同系列豐枯年占比分析 %

3 徑流資料系列代表性分析

3.1 長短系列參數(shù)相對誤差對比

計算1956—1979年、1971—2000年、1980—2000年、1956—2000年4個短系列年徑流量均值Χ和離差系數(shù)Cv值(離差系數(shù)也叫變差系數(shù)，是反映徑流年際變化的指標(biāo))，并分別與長系列的徑流量均值、Cv值對比，求其相對誤差：

ΔΧ=(Χn-ΧN)/ΧN×100%，

ΔCv= (Cvn-CvN)/CvN×100%，

式中，n為短系列年長度，N為長系列年長度；Χn、Cvn為短系列均值、Cv值；ΧN、CvN為長系列均值、Cv值[1，5]。

全省代表站年徑流量長短系列相對誤差對比結(jié)果見表4。1956—1979年系列：徑流量均值2站偏小，13站偏大；徑流量Cv值2站無偏離，7站偏小，6站偏大。1971—2000年系列：徑流量均值1站偏大，14站偏小；徑流量Cv值5站偏小，10站偏大。1980—2000年系列：徑流量均值13站偏小，2站偏大；徑流量Cv值1站無偏離，4站偏小，10站偏大。1956—2000年系列：徑流量均值系統(tǒng)偏離程度有較大改善，有1站無偏離，5站偏大，9站偏小；徑流量Cv值系統(tǒng)偏離程度也有較大改善，有5站無偏離，3站偏小，7站偏大。無論系統(tǒng)偏離程度還是長短系列相對誤差分析，結(jié)果均表明1956—2000年45 a系列具有較好的代表性。

3.2 不同頻率年徑流量對比

為進一步分析不同系列數(shù)據(jù)的代表性，對4個短系列與長系列資料進行年徑流量頻率計算，將適線(配線)求得的不同頻率數(shù)據(jù)對比分析。

全省代表站不同頻率年徑流量分析結(jié)果(見表5)表明：1956—1979年不同頻率預(yù)估值相對長系列值(除澇峪口、秦渡鎮(zhèn)兩站偏小外)系統(tǒng)偏大，這是因為1956—1979年基本處于豐水期；1971—2000年不同頻率預(yù)估值相對長系列值(除狀頭站偏大外)系統(tǒng)偏小，是因為1971—2000年基本處于枯水期；1980—2000年不同頻率預(yù)估值相對長系列值也偏小，其偏小程度較1971—2000年系列陜南地區(qū)減弱，陜北、關(guān)中地區(qū)增強，是因為1980—2000年較1971—2000年系列枯水期陜北、關(guān)中地區(qū)偏強，陜南地區(qū)偏弱； 1956—2000年系列不同頻率預(yù)估值相對長系列值偏大、偏小比例持平，無系統(tǒng)偏離，說明1956—2000年系列處在一個完整的豐枯周期內(nèi)，具有很強的代表性。

表4 陜西省代表站年徑流量長短系列統(tǒng)計參數(shù)相對誤差分析 %

表5 陜西省代表站短系列與長系列不同頻率年徑流量對比分析

4 結(jié)論

選用陜西15 處水文站長系列徑流資料，應(yīng)用差積曲線分析徑流的周期性豐枯變化，采用徑流連豐連枯統(tǒng)計及其豐枯水年所占比例，分析徑流的豐枯變化規(guī)律，通過對徑流長短系列相對誤差對比及不同頻率年徑流分析，評價徑流資料系列的代表性。結(jié)果表明：1956—2000年系列豐水期、枯水期長度基本相同，也基本包括了完整的豐枯周期，是最具有代表性的水文短系列。

參考文獻：

[1] 全國水資源綜合規(guī)劃技術(shù)細則(試行)[S].北京：水利部水規(guī)總院，2002.

[2] 史鑒，陳兆豐，邢大韋，等.關(guān)中地區(qū)水資源合理開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境保護[M].鄭州：黃河水利出版社，2002：35-37.

[3] 陶林威，馬洪，葛芬莉.陜西省降水特性分析[J].陜西氣象，2000(5)：7-9.

[4] 陳兆豐，史登武，胡長根，等.陜西省地表水資源[G].西安：陜西省水文總站，1984：44-45.

[5] 水資源評價導(dǎo)則(SL/T 238—1999)[S].

中圖分類號：P333

A

文章編號：1006-4354(2013)05-0020-05

收稿日期：2013-02-28

作者簡介：葛芬莉(1964—)，女，陜西興平人，學(xué)士，高工，從事水文水資源調(diào)查及其開發(fā)利用分析評價、規(guī)劃等。