渾河徑流量過程演變規律分析

王大勇

（遼寧省觀音閣水庫管理局遼寧本溪117100）

渾河徑流量過程演變規律分析

王大勇

（遼寧省觀音閣水庫管理局遼寧本溪117100）

本文通過選取渾河流域主要水文控制站，采用1956年～2011年56年徑流資料，并劃分三個不同時間段，分析對比實測和天然徑流量、水資源量的變化特征，采用多年滑動平均以及M ann-K endall相關法對天然徑流量、水資源量進行變化趨勢分析。可為類似研究提供借鑒。

M ann-K endall相關法；演變規律；天然徑流量；水資源量

1　概況

渾河源頭為清原縣，流域面積2.83萬km2，河長495km，主要流經撫順市、本溪市、沈陽市、遼陽市等，最后入渤海［1］。渾河水量豐沛，年徑流量約50億m3～70億m3。隨著社會經濟的發展，河流水資源開發利用程度較大，河流部分河段出現水量變小，受干旱年影響，有些河段或支流出現斷流現象。河道修建水利工程，滿足人類需求及區域經濟發展的同時，也破壞了河流的生態系統，使得渾河水文情勢發生較大的變化。本文以渾河為例，通過劃分不同時間段，對比渾河天然徑流、實測徑流及水資源量的變化特征，采用多年滑動平均以及Mann-Kendall相關法對天然徑流量、水資源量進行變化趨勢分析，從而確定渾河水文情勢影響程度及主要原因，為渾河水資源開發利用及保護提供理論依據。

2　計算方法

Mann-Kendall相關法是通過非參數的一種檢驗法［2］，其中的變量具有不正態的分布，可以作為水文變量變化過程與趨勢的檢驗。假定時間變量，時間長度n，則統計量S為［3］：

其中：

式中：xj為第j年的數值，xk為第k年的數值。

式中：Z為統計量，Var（S）為方差。

3　主要水文站時段徑流量對比

利用河流主要水文控制站1956年～2011年56年的天然、實測徑流量數據資料，對三個時間段多年平均徑流量進行統計計算，并對比三個時間段徑流量的大小。由表1可知，渾河流域天然和實測徑流量之間相差較大，渾河三個時段差值分別為8.0億m3、4.5億m3和7.2億m3，從1956年～2011年，天然和實測徑流量之間的差值也逐漸增加，由此分析說明其控制范圍內人類用水活動影響較大。從1956年～1979年與1980年～2000年兩個時段來看，相對比較值大多為負值，說明1980年～2000年時段徑流量總體要小于1956年～1979年時段；2001年～2011年時段與1956年～1979年時段相比，渾河邢家窩棚站的實測徑流量變化為增加，說明2001年～2011年時段各徑流量比1956年～1979年時段有所減少。對比三個時段可知，渾河流域主要水文控制站的徑流量出現增加或波動，沒有明顯隨時間延續而減小的趨勢，其中的原因主要是兩方面因素，一方面在1980年～2011年出現過三次大水年，對多年平均徑流量的貢獻較大，另一方面渾河流域人類用水以及水利工程等人類活動頻繁復雜，對河道徑流量的影響較大。

表1　主要水文控制站時段徑流量對比

圖1　大伙房水庫站天然徑流量變化過程

圖2　撫順站天然徑流量變化過程

圖3　沈陽站天然徑流量變化過程

圖4　邢家窩棚站天然徑流量變化過程

4　天然徑流量特征分析

采用渾河干流上主要水文站1956年～2011年56年徑流資料，通過還原計算得到天然徑流量，根據多年滑動平均［4］與Mann-Kendall相關法分析水文站天然徑流變化情況。

4.1多年平均變化趨勢分析

選取渾河上大伙房水庫站、撫順站、沈陽站及邢家窩棚站作為主要的控制站，根據圖1～圖4，給出了1956年～2011年56年天然徑流量、十年滑動平均值及多年平均值的變化過程，整體來看4個水文站的天然徑流量、十年滑動平均值及多年平均值的變化趨勢基本一致，在1985年～2011年期間，受豐水年的影響，豐水年、枯水年交替明顯；在1960年～1980年期間，豐水年、枯水年交替不明顯，徑流量趨于多年平均值。1956年～1970年期間，雖然徑流量不大，但是普遍在平均值以上，基本是豐水年的表現特征；1971年～1985年期間，徑流量普遍在平均值以下，基本是枯水年的變化特征；1986年～2011年期間，徑流量變化較大，出現豐水年、枯水年相互交替的現象。

4.2Mann-Kendall相關法變化趨勢分析

采用Mann-Kendall相關法對渾河上大伙房水庫站、撫順站、沈陽站及邢家窩棚站的天然徑流量變化過程進行檢驗，選取置信度α=0.05，則臨界值為±1.96，根據表2中的計算結果可知，水文站天然徑流量均是減小的趨勢，而且變化趨勢均不顯著。

5　水資源量對比評價

5.1河流時段水資源量分析

根據《遼寧省水資源》（2006年）及水資源公報成果，對渾河水資源量、降水量進行1956年～1979年、1980年～2000年、2001年～2011年三個時段的對比統計分析，1980年～2000年水資源量減少幅度較大，減少幅度在6.3%～12.6%之間，而降水量減少幅度在0.2%～2.4%之間；2001年～2011年水資源量減少幅度較大，減少幅度在7.6%～25.4%之間，而降水量減少幅度在1.0%～6.2%之間。通過對渾河在1956年～1979年、1980年～2000年和2001年～2011年三個時段的水資源量比較，隨著時間推移，降水量、地表水資源量、水資源總量均以不同幅度減小。分析得出這種減小趨勢除了受氣象因素影響外，還受到社會經濟發展和人類活動等人為因素影響。

5.2水資源量變化趨勢分析

根據1956年～2011年渾河降水量和地表水資源量的時間序列資料，分析兩者的變化過程以及趨勢性。由圖5可知，渾河地表水資源量的變化過程與降水量的變化過程基本一致，降水量豐富的年份，地表水資源量也相應增加；降水減少時，地表水資源量也相應減少。渾河降水量與地表水資源量的相關系數為0.935，它們之間具有很好的相關性。通過分析降水量和地表水資源量的十年滑動變化過程，降水量和地表水資源量的變化過程大致為，從1956年～1978年左右，整體呈下降趨勢；80年代初至90年代末連續出現兩次上升下降波動過程；2000年以后呈增加趨勢。

表2　渾河天然徑流量變化Mann-Kendall檢驗

圖5　渾河水量變化過程及十年滑動平均趨勢

由于渾河降水量與地表水資源量的多年減小趨勢不顯著，為此采用Mann-Kendall相關法進一步分析兩者的變化趨勢及顯著性。由表3中的統計結果可知，渾河降水量和地表水資源量絕大多數呈不顯著的下降趨勢，造成這種不顯著下降的原因可能是1980年以后的五次大降水年對時間序列后期的抬升影響較大。

6　結語

通過對渾河天然徑流量與水資源量過程演變分析，渾河天然和實測徑流量之間相差較大，1980年～2000年、2001年～2011年兩個時段徑流量小于1956年～1979年時段徑流量，主要水文控制站的徑流量出現增加或波動，沒有明顯隨時間延續而減小的趨勢。地表水資源量在1980年～2000年、2001年～2011年比1956年～1979年時段有所減小，而2001年～2011年比1980年～2000年減小幅度更大。綜合以上，渾河天然徑流量與水資源量的變化主要受到社會經濟發展和人類活動等人為因素的影響較大，從而導致渾河水文情勢變化大。陜西水利

表3　渾河水量變化Mann-Kendall檢驗

［1］許寶，張少杰，陸小明，等.渾河流域中上游河川徑流變化特征分析［J］.水電能源科學，2015，33（10）:22-27.

［2］郝敏，陸寶宏，陸建宇，等.近50年來沭河流域天然徑流演變特征分析［J］.水電能源科學，2015，33（6）:22-26.

［3］劉國軍，王海林，馬麗.大汶河流域河川天然徑流演變規律研究［J］.節水灌溉，2010，（6）: 18-20，25.

［4］山成菊，董增川，付曉花，等.近50年來灤河流域徑流演變規律研究［J］.南水北調與水利科技，2013，11（4）:5-8，12.

（責任編輯：唐紅云）

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