南河子枯季徑流分析

【摘 "要】南河子溝位于寧夏中寧縣黃河右岸東側，系中寧縣主要排水溝，溝腦發源于中寧縣泉眼山東山麓，溝長40余公里，溝道平均比降為0.66‰。本區域屬衛寧半干旱帶向靈鹽干旱帶的過度區。年均排水量為2.673億立方米。枯季為當年的12月份到來年的4月中旬。多年枯季徑流占多年平均徑流量的百分比為 5.9% 。枯季徑流主要是前期農業灌溉退水（地表水和地下水）。

本站為三類精度水文站，從1963年開始觀測至今以有近四十年水文資料，枯季流量變化不大。枯季流量是否長期觀測下去，需對枯季徑流在時序上和平穩性上進行相關分析后確定。

【關鍵詞】南河子;枯季徑流

1.枯季徑流系列在時序上趨勢判斷

系列趨勢的判斷在統計學中有多種方法，今據斯波曼秩次相關檢驗。主要是分析序列Xt與時序t的相關關系。計算時，Xt用其秩次Rt（即把序列Xt從大到小排列時所對應的序號）代替。秩次相關系數為：

式中n為序列長度，dt=Rt-t。秩次相關系數r值大，表明趨勢顯著。顯著性判斷采用t檢驗法。統計量公式由（2）式確定，其服從自由度為（n-2）的t分布。據水文規范規定顯著性水平a取值為5%，則在t分布表中據自由度和顯著性水平查得臨界值Ta/2。秩次相關系數 " "計算結果見下表。

由表中可知，統計量T≧Ta/2時，表明枯季各月徑流在時序上有顯著的對應關系。但趨勢的顯著程度怎樣，系列是否存在間斷點，若存在，證明間斷點前后系列雖然有趨勢的顯著性，但不具備平穩性。

2.系列間斷點判定

間斷點判定主要是在序列中進行樣本分割。利用有序聚類分析法推求最可能的干擾點τ，也就是最優間斷點，使同類系列之間的離差平方和較小，而類與類之間的離差平方和較大。今對序列Xt（t=1，2，3，…..，n），分別推求干擾點τ前后兩系列離差總和V與Vn-τ值。即公式（3）和公式（4）。總離差平方和為Sn（τ）=V+Vn-τ，計算Snж=min{ Sn（τ）}。滿足上述條件的τ值就是最優間斷點 。計算時，分別計算各月內系列的最優間斷點，然后以各月徑流占枯季徑流的百分比為權重計算枯季徑流量，再與最優間斷點前后枯季徑流相比較，取其量值接近年份為最優間斷點年份。從計算結果得知，三月份間斷點出現在八三年、十二月份出現在八一年、其它月份都出現在八二年。最后將間斷點定為1982年。此年份與大型人類活動和農業灌溉政策變化相適應。

3.間斷點前后徑流系列樣本檢驗

檢驗間斷點前后兩樣本系列是否取自同一母體的方法有秩和檢驗法、游程檢驗法、參數檢驗法等方法。今用秩和檢驗法作統計分析。其思路是設兩序列的總體分布函數各為F1（x）和F2（x），從總體中抽取容量各為n1=τ和n2=t-τ樣本，要求檢驗F1（x）= "F2（x）是否成立。方法是將兩樣本數據依大小次序統一排列，規定每個數據在排列中所對應的序數為稱為該數的秩，對于相同的數據取兩者的均值作為秩，并記容量較小樣本數據秩之和W為統計量。當n1、n2大于10時，統計量W近似正態分布，利用U檢驗法進行檢驗，其統計量U經下式計算：

選擇顯著性水平a=0.05，查標準正態分布表得臨界值U1-a/2，經計算│U│〉U1-a/2，F1（x）≠ F2（x）成立，即間斷點前后樣本不是來自同一母體，平穩性應在子樣本系列中分析。

4.子樣本系列平穩性分析

一般的方法是在系列均值、離差系數、均方差等參數中確認。當顯著性水平為5%時、計算的各子樣的標準誤差，若均在允許范圍內，就可認定系列具有平穩性。今以子樣本系列的均值和離差系數進行計算。并以八二年后子樣本系列為例計算。計算成果見下表。

從表中數據可知：均值和Cv值的誤差標準差都在3.0%之內，變化范圍不大，而水文規范規定三類精度水文站，時段量標準差應小于5%，說明系列具有穩定性。

5.結論

根據上述分析，南河子枯季徑流系列已從1982年起，分成兩個子系列。而枯季各月徑流量變化誤差都在規范規定的允許范圍之內。因此可以停測，其月水量計算可通過子系列的多年均值進行計算。這樣，可以節省人力、物力、財力，開展其他各項工作。