海河流域徒駭河上游徑流變化研究

莊付磊

摘要 根據劉橋閘水文站1980—2016年的逐年實測徑流資料，運用累計距平方法研究了徒駭河上游流域河流徑流變化趨勢，并運用Mann-Kendall非參數檢驗方法對其進行了研究分析。結果表明：1980—2016年徒駭河劉橋閘水文站多年平均徑流量為0.97×108 m3，劉橋閘水文站上游河段多年平均徑流深45.4 mm。徒駭河徑流量總體呈下降趨勢，但下降趨勢不顯著。徒駭河上游流域汛期、非汛期、全年期徑流變化趨勢大體一致，但也有細微差別，表明人類活動對徒駭河流域徑流變化具有重要影響。

關鍵詞 徑流變化;距平累積;徒駭河上游;趨勢分析

中圖分類號：P343.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0143–02

河川徑流是水量平衡的基本要素，是構成水分循環的重要環節。河川徑流變化研究對流域內水資源的開發利用具有重要意義。徒駭河流域作為海河流域的重要組成部分，長期以來受洪澇、干旱災害威脅較為嚴重。目前，京津、河北等地區對于海河流域水文變化規律的研究較多，而位于魯西北平原區的徒駭河上游流域水文變化規律進行系統研究的文獻尚不多見[1]。近年來，隨著經濟社會的快速發展以及氣候不斷變化，該流域受旱澇等水文災害的影響逐年增大，自然災害風險有增大趨勢。因此，加強對該流域區域的水文變化規律的深入研究迫在眉睫。

1 研究范圍及概況

徒駭河流域屬于海河流域，從地理位置上看，其上游河段主要位于魯西北平原區，黃河下游北岸，流經河南、山東兩省，從西南向東北呈窄長帶狀。干流源自聊城市莘縣文明寨，流經聊城、德州、濱州3個市13個縣（市、區），在沾化縣與秦口河匯流后，經東風港，于暴風站入渤海。河道全長422 km，總流域面積13 902 km2。魯西北平原區境內

5 183 km2，干流總長度169.5 km。境內河段流經處地勢西南部高，東北部低，起點處莘縣文明寨地面高程46.35 m（黃海高程，下同），出境處李集地面高程23.6 m，地面坡降1/7 000～1/8 000[2-4]。

2 研究方法與數據來源

2.1 數據來源

以徒駭河上游流域劉橋水文站1980—2016年的逐年逐月徑流實測資料及還原的天然徑流量資料為依據，研究河流徑流量變化的趨勢與變化特征，為流域內防汛減災工作和水資源的合理開發利用提供科學依據。

2.2 研究方法

2.2.1 距平累積法 為更加清晰地分析徑流量年代變化特征，提出“距平累積法”，即先計算每年的徑流量距平，然后按年序累加，得到距平累積序列，即LPi= ? ? ? ? ? ? ，其中，LPi為第i年的距平累積值，Ri為第i年的徑流量，R為徑流量序列的多年平均。

距平累積是一種普遍應用的由曲線直觀判斷時間序列變化趨勢的方法。根據距平有正有負的特點，當累積距平曲線呈上升趨勢時，表示時段內徑流量為正距平，徑流量偏豐;當呈下降趨勢時，則表示時段內徑流量為負距平，徑流量偏枯。由曲線明顯的上下起伏，可以判斷其長期顯著的演變趨勢及持續性變化，甚至還可以診斷出發生突變的大致時間[5]。

2.2.2 Mann-Kendall非參數檢驗方法 由Mann和Kendall提出了一種適于時間序列趨勢分析的方法，簡稱Mann-Kendall檢驗方法，許多學者應用此方法分析水文、氣象要素特征值等按時間序列變化趨勢。Mann-Kendall檢驗具有樣本不需要遵循一定分布、不受少數異常值干擾、計算方便的優點[6]。

3 結果與分析

為更清晰地展示出徒駭河上游流域年徑流量變化的階段性，選擇流域面積1 000 km2及以上，且河流上有本次評價徑流還原站點的河流，分析代表站1980—2016年河道內實測徑流量在全年、汛期和非汛期的變化情況，并與其歷史天然徑流量和近期下墊面條件下的天然徑流量進行比較，運用距平累積法，分析導致河道內徑流情勢變化的原因。

3.1 徑流變化

3.1.1 徑流年際變化和年代際變化 徑流量的年代變化是影響流域洪旱災害及河流水資源開發利用的重要因素，變差系數（Cv）和年際極值比是衡量河流徑流量年代變化的主要指標。1980—2016年徒駭河上游劉橋閘水文站多年平均徑流總量 0.97×108 m3，多年平均徑流深45.4 mm，年際極值比198.2，變差系數為1.18（海河流域徑流平原區域不均勻性較山區大，總體上一般山區Cv<0.80，而平原區Cv>0.80）。根據多年統計資料研究，最大年徑流量為4.95×108 m3（2010年），徒駭河上游多年發生斷流現象，最長斷流（干涸）河段為169.5 km（2002年），最長斷流（干涸）天數為30 d（2002年）。從圖1可以看出，1985—2008年徒駭河流域年徑流量整體呈下降的趨勢。徒駭河流域年徑流量具有明顯的年代際變化，具體到年代變化來看，徒駭河上游流域1985、1992、2010、2013均為徑流量較豐的年份，其中，2010年份徑流量最多，年平均徑流量4.95×108 m3。

3.1.2 徑流年內分配及變化 徒駭河上游流域汛期多年徑流量平均為0.85×108 m3，占全年徑流量的88.0%（表1）。1980—2016年汛期徑流量的標準差為0.69，變差系數1.39。其中，汛期徑流量極大值為4.20×108 m3（2010年）;非汛期多年徑流量平均為 0.12×108 m3，占全年徑流量的12.0%。1980—2016年非汛期徑流量的標準差為0.09，變差系數1.07，非汛期徑流量極大值為0.75×108 m3（2010年）。

3.2 徒駭河上游流域徑流情勢變化分析

徒駭河劉橋站實測與天然不同時段徑流量除了非汛期差別比較大外，其余兩個時段變化較為一致，這主要是因為非汛期引黃尾水對實測徑流量影響比較大（圖2、圖3）。汛期和全年時段1985年之前為豐水期，1986年至1990年為枯水期，1995年至2009年徑流量水量偏枯，2010年之后水量整體偏豐。這和徒駭河流域2010年和2013年降水量比較大相一致。

4 結論與討論

通過對徒駭河劉橋閘水文站進行研究，得出以下結論：1980—2016年徒駭河劉橋閘水文站多年平均徑流量為0.97×108 m3，多年平均徑流深45.4 mm，徒駭河總體呈下降趨勢，呈現此種情況是區域氣候暖干化原因所致，但是下降的趨勢不顯著。徒駭河流域汛期、非汛期、全年期徑流變化趨勢大體一致，但是也有稍微差別。徒駭河全年期年徑流量在1998、2005、2010年有較大的突變。2010年以來，徑流變化總體呈增加趨勢與環太平洋厄爾尼諾現象和強臺風帶來的降水有一定關系。除氣候變化因素外，諸如流域內工農業生產、水利工程建設和城鎮建設等人類活動因素引起區域土地利用方式變化，改變了流域內下墊面條件，也是流域徑流變化的重要影響因素[7-9]。

總體來看，徒駭河上游流域近年來農業生產快速發展，引水灌溉事業穩步提升，但是由于農業灌溉和農業開發用水利用效率低，用水排灌渠道暢通，導致大量農灌尾水通過支流匯入徒駭河，造成徒駭河的水量增多;此外，工業生產用水量增加，導致工業廢水經處理后的尾水入河排放量大;流域內城鎮化進度加快，城鎮地表徑流增加;大量草地、林地和濕地被開墾等，以上諸多因素影響使得徒駭河上游流域地表徑流量變化有增大的趨勢。根據徑流量變化分析結果，2010年以來徒駭河上游流域處于徑流偏豐期，因此，近期應著重注意流域內降水量的增加與人類活動因素對洪水徑流的影響，加大對徒駭河上游流域防洪減災的工作力度，盡可能降低水文災害帶來的損失。

參考文獻

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[6] 馬良，姜廣輝，左長清，等.江西省50余年來降雨侵蝕力變化的時空分布特征[J]. 農業工程學報， 2009， 25（10）： 61-68.

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[9] 張建云，王國慶，等.氣候變化對水文水資源的影響研究[M]. 北京： 科學出版社， 2007.

責任編輯：黃艷飛

Variation Trend and Analysis of the Runoff on the Upstream of the Tuhai River in Haihe River Basin

ZHUANG Fu-lei （Liaocheng Water Affairs Bureau， Liaocheng， Shandong 252000）

Abstract Trend test methods， including accumulated anomaly， is respectively employed to analyze the variation trend and abruption of series measured at Tuhai River watershed. Results show that the annual runoff of Tuhai River from1980 to 2016 at Liuqiao station is 0.97×108 m3. The mean runoff depth in upstrem of Liuqiao station is 45.4 mm; Generally， the volume of runoff of Tuhai River show a downward trend， but the trend is not obvious. The trend of change about runoff on the Upstream of Tuhai River at flood season and non flood season and the whole year is coerce uniformity， but the trend have a little different. Results show that the human activities have an impact on runoff change.

Key words Runoff change; Cumulative departure; On the Upstream of Tuhai River; Trend analysis