金堤河徑流年內分配變化規律分析

□郝立新 李爽 李向鵬

（河南省濮陽水文水資源勘測局）

金堤河徑流年內分配變化規律分析

□郝立新 李爽 李向鵬

（河南省濮陽水文水資源勘測局）

以金堤河濮陽站1956-2013年的實測徑流序列為基礎，綜合運用年內不均勻系數、年內分配比例、變化幅度、集中度和集中期系列指標，分析了金堤河徑流年內變化規律。結果表明：金堤河濮陽站近60 a徑流年內分配變化較大，不均勻性逐漸減小，集中度逐漸增加。為新時期金堤河水資源開發利用提供了科學依據。

徑流；集中度；非線性；年內分配特征；金堤河

1 研究區概況

金堤河位于河南省新鄉縣境內，金堤河干流河道長158.60 km，流域面積為5 047 km2，流域下游為黃河北金堤滯洪區，滯洪影響面積為2 918 km2，約占全流域的57.80%。河南省內流經新鄉、鶴壁、安陽和濮陽，山東省境內流經聊城，共5個地市的12個縣，在河南省臺前縣張莊匯入黃河。金堤河流域屬于季風型大陸性氣候，夏季盛行偏南風，濕熱多雨，多年平均氣溫為13.70℃，多年平均降雨量為566.30 mm。

2 研究方法

徑流年內分配特征的研究方法較多，常見的有通過各月、各季；汛期、非汛期；連續最大三月以及連續最小三月徑流所占年徑流量的百分比等方法，但是這些方法沒有用比較簡明的數據反映出年最大徑流量出現的時段及在年內各時段的集中程度。為了定量分析金堤河年內分配特征，利用年內分配不均勻系數（CV）、集中度（Cd）和集中期（D）以及變化幅度等特征指標，采用非線性法從不同角度分析徑流年內分配特征的變化趨勢及規律為最佳方法。

2.1 不均勻性

現代的氣候季節性波動導致了氣溫、降水等關鍵氣象要素明顯的隨季節變化，從而極大程度上導致了年內徑流不均勻分配。用徑流年內分配不均勻系數CV和徑流年內分配完全調節系數Cr兩個指標來分析徑流年內分配的不均勻性。公式如下

其中：

式中：CV代表徑流年內分配不均勻系數；Cr代表徑流年內分配完全調節系數；t代表月序；R（t）為各月年內徑流量；R-為每月平均徑流量；ψ（t）為符號函數。由公式（1）可知，CV越大，年內各月徑流量之間數值差越大，徑流量年內分配不均勻的程度越高，反之則代表年內分配更均勻。

2.2 集中度和集中期

指標的計算方式是把12個月份的月徑流量用向量表示，所處的月份為向量的方向，月徑流量的大小為向量長度。具體的方法是將一年的365 d看成是一個圓周360°，以每個月的中間日期15日作為這個月向量的方向，12個月向量的和向量所指的位置為12個月徑流量集中的總結果。文章各月所包含的角度數及月中值代表的的角度數值如表1所示，計算公式為：

式中：Rx，Ry分別為12個月徑流矢量的和向量的水平和垂直分量；θi為各個月向量的角度。

2.3 變化幅度

徑流年內分配的變化幅度值越大，就代表水資源開發利用及管理過程中的難度隨之增加，水利調節控制的力度相應的就必須要作出調整。采用相對變化幅度，指標計算公式為：

式中：Cmax為極大比；Cmin為極小比；Rmax為最大月平均經流量；Rmin為最小月平均徑流量。

3 結果與分析

基于以上研究方法，結合1956-2013年金堤河濮陽站的實測徑流序列，分別上述三種指標定量方法，分析金堤河年內分配特征，采用非線性法通過多個角度對徑流年內分配特征進行分析，探索徑流變化規律及變化趨勢。

3.1 不均勻性分析

將月徑流資料按照公式（1）和公式（2）對金堤河徑流年內分配不均勻系數及完全調節系數進行計算，結果見表1。

表1 徑流年內分配不均勻系數和完全調節系數表（金堤河濮陽站）

結果表明：金堤河濮陽站的兩個指標在年代之間有較大的變化，自1956年以來，徑流年內分配集中度逐漸減小，其中1980-2000年3個年代中，徑流集中度呈現先增加后減小的趨勢。

3.2 集中度和集中期分析

對金堤河濮陽站的月徑流資料按照式（3）計算徑流年內分配集中度，結果見表2。

從集中度來看，20世紀60年代相對較大，70年代相對較小，80年代以后集中度變化不大；集中期大多在6、7月份，并且集中期有滯后現象。

3.3 變化幅度分析

金堤河最大月平均流量設為Rmax，金堤河最小月平均流量設為Rmin，Rmax與Rmin的比值即為相對變化幅度，金堤河濮陽站徑流年內變化幅度計算如下表表3所示。

表2 徑流年內分配集中度與集中期表（金堤河濮陽站）

表3 徑流年內變化幅度表（金堤河濮陽站）

從各時期的計算結果（表3）可以看出，月平均徑流量最大比值出現在1970-1979年間，最小比值出現在1980-1989年間；Cmax最大值出現在70年代，最小值出現在90年代；Cmin最大值出現在80年代，最小值出現在60年代。金堤河濮陽站徑流年內分配變化幅度年代間的變化趨勢較大。

4 結語

對金堤河濮陽站近60 a的徑流資料進行計算，從徑流年內分配不均勻性、集中度、變化幅度及變化趨勢等特征指標方面研究徑流年內變化規律，研究結果表明，金堤河濮陽站近60 a徑流年內分配變化較大，不均勻性逐漸減小，集中度逐漸增加，集中期主要在6、7月，并且有滯后現象。計算結果對金堤河流域未來的水資源管理等方面具有一定的指導意義。

［1］王旭.建國后金堤河河道治理淺析［J］.河南水利與南水北調，2012（12）.

［2］張曉曉，張鈺，徐浩杰.疏勒河上游徑流年內分配變化規律分析［J］.人民黃河，2014（6）:58-60.

P333.1

A

1673-8853（2017）07-0026-02

2017-03-09

編輯：劉長垠韋詩佳

郝立新（1967-），女，工程師，主要從事水文水資源方面的研究工作。