夏雪瑾　徐健　馮文靜　李琦

摘要：為掌握長(zhǎng)江入海流量及其變化趨勢(shì)，采用Mann-Kendall檢驗(yàn)等方法研究大通站1978-2014年流量變化趨勢(shì)；并根據(jù)大通站和徐六涇站1997-2014年流量，探討兩站流量間關(guān)系。研究表明：大通年均流量有增加趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著，其中1月和2月月均流量顯著性增加，10月顯著性減小；大通與徐六涇年均流量和月均流量過程基本一致，大通年徑流量基本能代表長(zhǎng)江河口入海年徑流量；徐六涇、大通站汛期和非汛期流量顯著性相關(guān)，所得回歸方程可初步用于流量預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江入海流量；非參數(shù)Mann-KendaU檢驗(yàn)；突變；相關(guān)分析

中圖分類號(hào)：U618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-7973（2016）06-0071-03

長(zhǎng)江口集中了陳行、青草沙、東風(fēng)西沙三個(gè)飲用水水源地，供應(yīng)原水占全市原水供水比例的70%以上，是保障上海城市供水安全的重要水源地。但長(zhǎng)江口咸淡水交匯，淡水資源利用易受咸潮入侵和河口水質(zhì)的影響。人海徑流變化是影響咸潮入侵和長(zhǎng)江口水質(zhì)的重要因素，研究長(zhǎng)江人海流量的變化對(duì)保障上海水安全具有十分重要的實(shí)際意義。為此，本文收集了大通、徐六涇站流量資料，對(duì)以下兩個(gè)問題進(jìn)行分析和探討：①?gòu)亩嗄瓿叨瓤?，長(zhǎng)江人海流量的變化趨勢(shì)；②大通流量與徐六涇流量能否建立相關(guān)關(guān)系。

1.長(zhǎng)江入海流量變化趨勢(shì)

1.1長(zhǎng)江入海流量變化趨勢(shì)檢驗(yàn)

大通站處于長(zhǎng)江的潮區(qū)界，該站的流量通常作為長(zhǎng)江下游和長(zhǎng)江口治理開發(fā)的基礎(chǔ)依據(jù)和控制指標(biāo)，也是上游來水量的直接體現(xiàn)。本文收集1978-2014年大通站流量資料，采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法對(duì)大通流量的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，具體結(jié)果見.圖1。

M-K法最初由Mann和Kendall提出，用于檢驗(yàn)時(shí)間序列是否存在趨勢(shì)性，目前廣泛用于分析降水、徑流、水質(zhì)和氣候等要素的時(shí)間序列趨勢(shì)變化。M-K法計(jì)算得到的為Kendall秩次相關(guān)系數(shù)，表示序列呈增加趨勢(shì)，則為減少趨勢(shì)；越大，表明變化趨勢(shì)越顯著，時(shí)表示通過顯著水平的趨勢(shì)檢驗(yàn)。由圖1可知，大通年平均流量從1978年至2014年有減少趨勢(shì)，但減少趨勢(shì)不顯著；大通月均流量1978年至2014年呈增加趨勢(shì)的月份比呈減少趨勢(shì)的月份多，其中1月和2月大通月均流量顯著性增加，10月大通月均流量顯著性減小。

為了解趨勢(shì)變化顯著的1-2月和10月大通流量趨勢(shì)形成的演變過程和突變年份，采用VB實(shí)現(xiàn)M-K突變分析，其結(jié)果見圖2。圖中UF和UB兩條曲線在臨界線之間的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻就是突變開始的時(shí)間。

由圖2可知，1月份大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在1988-1989年之間，2月份大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在1981-1982年、1985-1986年和1988-1989年之間，10月份大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在1997年和2001-2002年之間。對(duì)Mann-Kendall檢驗(yàn)法初步識(shí)別的突變點(diǎn)進(jìn)行滑動(dòng)T檢驗(yàn)，進(jìn)一步復(fù)核突變點(diǎn)的準(zhǔn)確性，結(jié)果見表1。

由表1可知，1月份和2月份大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在1987-1988年之間，10月份大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在2001-2003年之間。

1.2大通徑流變化原因分析

大通徑流量的變化主要受氣候變化和人類活動(dòng)的影響。根據(jù)對(duì)近60年來氣候變化和長(zhǎng)江流域徑流量變化的分析可知，徑流量變化受到人類活動(dòng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其受氣候變化的影響。長(zhǎng)江上游修建的大量水庫(kù)均為季節(jié)性調(diào)節(jié)水庫(kù)，對(duì)大通水文站年徑流量影響不明顯，但對(duì)大通站年內(nèi)徑流量分配影響比較明顯，這可能是大通水文站10月徑流量顯著減小、1-2月徑流量顯著增加的重要原因。

根據(jù)長(zhǎng)江流域及西南諸河水資源公報(bào)，長(zhǎng)江流域大中型水庫(kù)2000年末蓄水總量699.4億，大通10月月均徑流量為38748m3/s；2003年大中型水庫(kù)年末蓄水量比2000年多了119億（增加了近17%），大通10月月均徑流量為31658 m3/s（減少了18.3%）；這可能是10月大通徑流量2001-2003年突變減少的主要原因之一。

2.大通、徐六涇流量關(guān)系

大通水文站（長(zhǎng)江干流最下游），距河口（徐六涇）約513km，其間雖無大的支流匯人，但兩岸有不少的引水排澇工程，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大通至徐六涇段兩岸水資源消耗與需求急劇增長(zhǎng)，引排水量不斷增加，加之跨流域調(diào)水，長(zhǎng)江河口段的實(shí)際人海流量與大通流量有所差異。上海市通常意義的長(zhǎng)江口指徐六涇以下的河口，徐六涇流量才是真實(shí)的人海通量，探討長(zhǎng)江的實(shí)際人海流量與大通流量的相互關(guān)系可掌握長(zhǎng)江的實(shí)際人海流量，為進(jìn)入長(zhǎng)江口的水量、沙量和污染物通量提供了可靠、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。本文通過收集1997-2014年大通站及徐六涇近年來的流量整編資料，研究探討大通流量——徐六涇流量間的關(guān)系。

2.1大通與徐六涇年徑流量過程及其分析

據(jù)1997-2014年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，大通與徐六涇的年徑流量過程基本一致，徑流量變化雖有一定的震蕩，但沒有出現(xiàn)趨勢(shì)性變化；大通站年均徑流量為8810億m3，徐六涇站為8959億m3，徐六涇站的年徑流量比大通站大1.7%，大通站年徑流量基本能代表長(zhǎng)江河口人海年徑流量。大通和徐六涇站年流量過程見圖3。

2.2大通與徐六涇月流量過程及其分析

徐六涇與大通的月均流量過程見圖4。徐六涇與大通的月均流量過程基本一致，水量年內(nèi)分配不均，均有較明顯的洪枯季變化，從5月份開始逐漸增大，至7月達(dá)到最大（占全年的14%），10月以后顯見減小，至次年1月出現(xiàn)最低值（占全年的4%）。徐六涇與大通月均流量差值較小，徐六涇月均流量比大通月均流量最多高2687 m3/s（9月），增加了6.4%；最多低188m3/s（5月），減少了0.6%；除5月外，其他各月徐六涇月均流量均大于大通月均流量。

根據(jù)對(duì)大通和徐六涇站1997-2014年各月月均流量的統(tǒng)計(jì)及對(duì)比，區(qū)間引排水等可能對(duì)徐六涇月均流量有一定的影響，但相對(duì)于徐六涇站流量，其調(diào)節(jié)能力不大，大通站流量是影響徐六涇站流量的主要因素之一。

對(duì)大通站和徐六涇站1997-2013年汛期（5～9月）和非汛期（10月至翌年4月）流量進(jìn)行Pearson相關(guān)洼分析，大通站和徐六涇站非汛期流量顯著性相關(guān)（p<0.01）；大通站和徐六涇站汛期流量顯著性相關(guān)（p<0.01）。

采用1997-2013年的大通和徐六涇站汛期和非汛期流量，以徐六涇流量為因變量y，大通流量為自變量x，進(jìn)行一元線性回歸分析。回歸分析結(jié)果見圖5。非汛期大通站和徐六涇站流量回歸方程為，汛期大通站和徐六涇站流量回歸方程為。

采用2014年大通和徐六涇站實(shí)測(cè)月均流量對(duì)兩個(gè)回歸方程進(jìn)行誤差分析。誤差分析結(jié)果見表2。

預(yù)測(cè)的2014年徐六涇非汛期流量和汛期流量均比實(shí)測(cè)值偏大，相對(duì)誤差分別為2.04%和1.44%；建立的回歸方程可為初步的流量預(yù)測(cè)提供支撐。為更好地建立兩站的流量關(guān)系，今后還需綜合考慮區(qū)間引排水量、降雨等因素的影響。

3.小結(jié)

（1）采用Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法分析，大通年平均流量從1978年至今有增加趨勢(shì)，但增加趨勢(shì)不顯著；大通月均流量從1978年至今呈增加趨勢(shì)的月份比呈減少趨勢(shì)的月份多，其中1月和2月大通月均流量顯著性增加，10月大通月均流量顯著性減小；1月和2月大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在1987-1988年之間，10月大通突變的時(shí)間出現(xiàn)在2001-2003年之間；水庫(kù)的季節(jié)性調(diào)節(jié)是大通水文站10月徑流量顯著減小、1-2月徑流量顯著增加的重要原因之一。

（2）據(jù)1997-2014年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，大通與徐六涇的年均流量過程和月均流量過程基本一致；徐六涇站的年徑流量比大通站大1.7%，大通站年徑流量基本能代表長(zhǎng)江河口人海年徑流量。

（3）徐六涇、大通流量間存在一定的相關(guān)關(guān)系。對(duì)1997-2014年大通站和徐六涇站汛期（5-9月）和非汛期（10月至翌年4月）各月的月均流量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，兩站非汛期和汛期流量顯著性相關(guān)；分別建立了非汛期和汛期線性回歸方程，可為初步的流量預(yù)測(cè)提供支撐；為更好地建立兩站的流量關(guān)系，今后還需綜合考慮區(qū)間引排水量、降雨等因素的影響。