楊正華

(甘肅省水利廳石羊河流域管理局，甘肅 武威 733000)

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石羊河流域出山徑流特征值和變化趨勢分析

楊正華

(甘肅省水利廳石羊河流域管理局，甘肅 武威 733000)

根據石羊河流域8個出山口水文站55年較長系列水文資料，采用Mann-Kendall秩檢驗等3種方法，對流域各出山徑流的長期變化趨勢進行顯著性檢驗，并給出趨勢方程。流域出山徑流多年變化總體呈現減少趨勢。統(tǒng)計分析出流域各代表站出山徑流特征值以及典型年的平均流量。

徑流變化趨勢；典型年徑流量；石羊河流域

石羊河流域位于祁連山東段，受東亞夏季風和高原季風的共同影響降水較多。降雨和蒸發(fā)是石羊河流域水資源短缺首要風險敏感自然因子[1]。石羊河流域的水資源主要來源于祁連山出山口上游的降水和冰川徑流[2]。黃玉霞等[3]研究認為石羊河流域由于出山口上游山區(qū)近55年降雨總體呈減少趨勢，導致出山口的徑流量也呈明顯的下降趨勢。研究徑流長期變化特征，認識其變化規(guī)律，對水利工程和其他有關工程設計具有重要參考作用，為流域水資源合理開發(fā)、利用、配置和保護提供科學依據，對地方經濟社會發(fā)展具有重要意義。

1　研究區(qū)概況

石羊河流域位于甘肅省河西走廊的東部，流域內地勢南高北低，自西南向東北傾斜，由南而北可分為南部祁連山高寒半干旱濕潤區(qū)、中部走廊平原溫涼干旱區(qū)、北部溫暖干旱區(qū)3個氣候區(qū)。流域面積4.16萬 km2。流域行政區(qū)劃包括武威市的古浪縣、涼州區(qū)、民勤縣全部及天?？h部分，金昌市的永昌縣及金川區(qū)全部，以及張掖市肅南縣和山丹縣部分地區(qū)、白銀市景泰縣的少部分地區(qū)，流域共涉及4市9縣(區(qū))。全流域2012年總人口220.36萬人，流域集水面積大于300 km2的較大河流，自西向東有西大河、東大河、西營河、金塔河、雜木河、黃羊河、古浪河和大靖河。石羊河流域人口密度已達55/km2人，是我國內陸河流域人口密度最大，人均國內生產總值最高，人均水資源占有量最少，中下游水資源供需矛盾最突出，生態(tài)惡化成都最嚴重的地區(qū)[4]。

2　徑流及其變化

2.1徑流資料

石羊河流域出山徑流主要控制水文站從東到西分別是：大靖河為大靖水庫站，古浪河為古浪站，黃羊河為黃羊河水庫站，雜木河為雜木寺站，金塔河為南營水庫站，西營河為四溝咀站，東大河為沙溝寺站，西大河為插劍門站。按照全國水資源綜合規(guī)劃《地表水資源調查評價大綱》的技術要求，本次取用甘肅省水文水資源局上述8個水文站的1956～2010年共55年系列資料進行徑流計算。

2.2出山徑流的年際變化

石羊河流域各站Cv值在0.15～0.35之間，年極值比在1.77～14.20之間，并呈現出明顯的從西向東逐漸增大的空間分布特性。

1)不同年代徑流變化

按照《水文情報預報規(guī)范》年徑流量豐枯情況劃分標準，經計算20世紀50年代各河流基本為豐水年；60年代各河流基本為平水年；70年代均為平水年；80年代各河流基本為平水年；90年代各河流為偏枯年；本世紀初基本為平水年?？梢钥闯觯蚝恿饔蚱剿攴莅l(fā)生的幾率最大，偏豐、偏枯年份出現的幾率次之，豐水、枯水年出現的幾率最少。侯迎[5]等按照樹木年輪學方法，研究認為石羊河徑流量枯水年與豐水年出現的概率幾乎相同，但都低于平水年出現的概率。本研究與侯迎等的研究結論基本一致。

圖1　出山徑流4個階段均值變化過程線

2)徑流年際變化

石羊河流域各河流年徑流的豐枯變化周期具有相似性，根據捆綁效應原理，將各站同步年徑流系列疊加合成流域出山徑流資料系列，其年際變化過程如圖1所示。可以看出徑流過程的年際變化分為4個階段，即1956-1968年總體趨勢下降段，徑流均值為15.18億 m3；1969-1990年總體趨勢平穩(wěn)段，徑流均值為14.34億 m3；1991-2002年總體趨勢下降段，徑流均值為12.73億 m3；2003-2004年總體趨勢上升段，徑流均值為15.14億 m3?？梢钥闯鼍党尸F出臺階式的變化，顯示不同時段的均值具有跳躍性。將徑流合成資料系列的變化過程用線性模型擬合，如圖2所示，則整體趨勢減少。這種變化趨勢與張曉偉[6]、丁永建、藍永超、王文行等人研究的結論一致。

圖2　出山徑流總流量年際變化過程線

2.3徑流的長期變化趨勢

徑流量序列的趨勢是否顯著，直接反映了研究區(qū)域的水文序列受氣候變化和人類活動的影響程度，其判斷方法常采用Mann-Kendall秩檢驗[7]、斯波曼(Spearman)秩次相關法[7]、線性趨勢回歸法[7]進行檢驗(原理略)。

按照上述3種方法將各代表站逐年徑流變化過程進行趨勢檢驗，計算結果表明，除西大河年徑流量不顯著性增加外，其余各河流均表現出不顯著性減少，檢驗成果見石羊河流域各河流年徑流量趨勢項檢驗成果表1。

表1　各河流年徑流量趨勢項檢驗

2.4各河流年平均流量典型年

根據全國水資源綜合規(guī)劃技術細則規(guī)定，水資源調查評價中徑流量頻率曲線的線型一般采用皮爾遜Ⅲ型[8]。取用適當的統(tǒng)計參數，通過計算機程序完成(過程略)，求得各河流統(tǒng)計參數和典型年的年平均流量見表2。

表2　石羊河流域各河流年平均流量頻率計算成果

3　結語

(1)平水年份出現的概率最高。石羊河流域20世紀50年代、60年代、70年代、80年代和21世紀初各河流基本為平水年，20世紀90年代為偏枯年。平水年份發(fā)生的幾率最大。

(2)徑流變化過程不同時段的均值具有的跳躍性。徑流資料系列的變化過程進行線性模型擬合，呈現整體趨勢減少趨勢。

(3)采用Mann-Kendall秩檢驗等3種方法，對各河流年徑流的變化趨勢進行顯著性檢驗，除西大河年徑流量不顯著性增加外，其余各河流均表現出不顯著性減少。

(4)應用皮爾遜Ⅲ型徑流量頻率曲線，得到石羊河流域8條主要河流年徑流統(tǒng)計參數和典型年的年平均流量。

[1]衷平，沈珍瑤，楊志峰，等.石羊河流域水資源短缺風險敏感因子的確定[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境.2005，19(2)：81-86.

[2]曲耀輝，付興啟.石羊河流域水資源[J].中國沙漠.1984，4(1)：8-12.

[3]黃玉霞，王寶鑒，張強，等.氣候變化和人類活動對石羊河流域水資源影響評價[J].高原氣象.2008，27(4)：866-871.

[4]許文海，張永明，陳剛.石羊河流域水資源利用現狀及其持續(xù)利用對策研究[J].冰川凍土.2007，27(2)：265-271.

[5]侯迎，王乃昂，張學敏，等.1880年以來石羊河出山徑流量重建與變化特征[J].地理科學.2011，31(11)：1396-1402.

[6]張曉偉，沈冰，莫淑紅，等.石羊河流域出山口徑流演變特征[J].干旱地理.2008，31(6)：837-839.

[7]魏鳳英.現代氣候統(tǒng)計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社.1999.

[8]金光炎.水文統(tǒng)計原理與方法[M].北京：中國工業(yè)出版社.1964.

2016-03-14

楊正華(1963-)，男，甘肅寧縣人，高級工程師，主要從事水文水資源、農田水利等方面的研究。

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