小凌河降雨徑流變化特征分析

陳立新，何麗娟

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧撫順113000)

1 流域概況

小凌河位于遼寧省西部，發源于朝陽縣的助安喀喇山，自西北向東南流經朝陽、連山、凌海、錦州等市、縣(區)，于凌海市娘娘宮鄉南注入渤海。干流河長206 km，流域面積5 153 km2，缸窯口水文站位于河流中游，控制流域面積2 251 km2，占整個流域的43.7%。選取缸窯口水文站1963—2011年的降雨徑流資料分析變化特征[1]。

2 年際變化特征

2.1 特征值計算

水文隨機變量的年際變化特征用變差系數Cv以及年際極值比來表示公式為:

式中:Cv為變差系數;xi為水文要素值;為均值;n為系列長度。

一個地區的水文要素的相對變化程度與Cv值相對應，年際變化越劇烈，Cv值越大;年際沒有變化時，Cv值為0。對缸窯口水文站1963—2011年的降水、徑流量進行統計分析發現:年降水量的極值比3.2，年降水量的值為0.27，說明該地區降水量年際變化不大。年徑流量的極值比59.4，年徑流的Cv為1.03，說明該地區徑流年際變化劇烈[2]。詳見圖1。

圖1 降水量距平過程線圖

2.2 持續性分析

按距平百分率劃分水文要素值的豐枯等級的標準見表1。

表1 水文要素豐枯等級劃分標準表

經分析計算，缸窯口水文站49 a降水量情況:豐水年10 a，偏豐年2 a，平水年19 a，偏枯水年為9 a，枯水年9 a;≥均值有20 a，＜均值有29 a;豐水時段歷時短，一般 1 ～3 a;枯水時段歷時較長，有 1、2、4、6、7 a。

缸窯口水文站49 a徑流情況:豐水年10 a，偏豐年1 a，平水年7 a，偏枯水年為3 a，枯水年28 a;≥均值有13 a，＜均值有36 a。豐水時段歷時短，一般1～3 a;枯水時段歷時長，有 1、2、5、7、8、12 a。

圖2 徑流距平百分率過程線圖

2.3 變化趨勢分析

2.3.1 定性分析變化趨勢

累積濾波器是定性趨勢分析的有力工具，計算公式為:

式中:S為統計值;P為時間序列值;n為序列長度，n'=1，2，3，…，n;為時間序列的平均值。

降水量、年徑流的S曲線如圖3所示。可以看出:降水量、徑流量的年際變化具有波動性，降水量的波動性小于徑流量;降水量的變化趨勢不明顯，年徑流總體上呈下降趨勢[3]。

2.3.2 定量分析變化趨勢

定量分析水文時間序列值用Kendall秩次相關檢驗。相關檢驗的做法是:對序列 x1，x2，…，xn，進行雙重循環，外循環變量i=1 to n－1，內循環變量j=i+1 to n，統計xi＜xj出現的個數Pi，則有:

式中:統計量U為Kendall秩次相關系數，當n值較大時，U收斂于N(0，1)，對應顯著性水平α的臨界值Uα/2可查正態分布概率表得到(例如U0.01/2=2.58)。其相關系數與對應趨勢見表2。

圖3 降水、徑流S曲線圖

表2 Kendall秩次相關系數對應趨勢表

缸窯口水文站年降水量系列的U值為－0.14，表明降水量系列存在減少趨勢，趨勢不明顯[4]。

徑流量系列的U值為－1.72，表明年徑流量系列存在減少趨勢，趨勢不明顯。徑流量系列的減少趨勢大于降水量系列[5]。

3 結論

1)降水量的變化特征:年際變化比較劇烈，Cv值0.27，極值比1.3;豐水期歷時短，一般1、2、3 a，而枯水期歷時長，有 1、2、4、6、7 a;年降水量呈現下降趨勢，但不明顯，U=－0.14;49 a資料中，≥均值有20 a，＜均值有29 a。

2)徑流量的變化特征:年際變化劇烈，Cv值1.03，極值比 59.4;豐水期歷時短，一般 1、2、3 a，而枯水期歷時長，有 1、2、5、7、8、12 a;年徑流呈現減少趨勢，比較明顯，U= －1.72;49 a資料中，≥均值有13 a，＜均值有36 a。

3)降水、徑流均是減少趨勢，徑流量的減少的趨勢大于降水量的減少趨勢。

[1]丁晶，鄧育仁.隨機水文學[M].四川:成都科技大學出版社，1988:33－37.

[2]任全志，王金寬，朱曉凱.大凌河流域徑流變化特征及動因分析[J].水土保持應用技術，2009(03):25－28.

[3]曹明亮，張弛，周惠成，等.豐滿上游流域人類活動影響下的降雨徑流變化趨勢分析[J].水文，2008，28(05):86－89.

[4]石教智，陳曉宏，吳甜.東江流域降雨徑流變化趨勢及其原因分析[J].水電能源科學，2005，23(05):8－10.

[5]王建瑩，王雙銀，楊會龍，等.石頭河流域降雨徑流變化特征研究[J].干旱地區農業研究，2011，29(06):179－183.