劉永婷, 徐光來(lái), 李 鵬, 尹周祥, 劉繼鋒, 高 超

(1.安徽師范大學(xué) 國(guó)土資源與旅游學(xué)院, 安徽 蕪湖 241003; 2.安徽自然災(zāi)害過(guò)程與防控研究省級(jí)實(shí)驗(yàn)室, 安徽蕪湖 241003; 3.河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局, 河南 駐馬店450003; 4.信陽(yáng)市水文水資源勘查局, 河南 信陽(yáng) 464000)

淮河上游徑流年內(nèi)分配均勻度及變化規(guī)律

劉永婷1,2, 徐光來(lái)1,2, 李 鵬3, 尹周祥1,2, 劉繼鋒4, 高 超1,2

(1.安徽師范大學(xué) 國(guó)土資源與旅游學(xué)院, 安徽 蕪湖 241003; 2.安徽自然災(zāi)害過(guò)程與防控研究省級(jí)實(shí)驗(yàn)室, 安徽蕪湖 241003; 3.河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局, 河南 駐馬店450003; 4.信陽(yáng)市水文水資源勘查局, 河南 信陽(yáng) 464000)

研究淮河上游徑流量的年內(nèi)分配均勻度及其變化周期，為防洪防汛，水資源的合理規(guī)劃管理及區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供決策依據(jù)。選取1975—2014年淮河上游2個(gè)水文代表站點(diǎn)(大坡嶺和長(zhǎng)臺(tái)關(guān))實(shí)測(cè)逐日流量數(shù)據(jù)，計(jì)算各年平均流量基尼系數(shù)和洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)，采用線(xiàn)性?xún)A向率、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、R/S分析和小波分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了淮河上游流量的年內(nèi)分配均勻度、變化趨勢(shì)及周期特征。結(jié)果表明：(1) 近40年淮河上游大坡嶺和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)水文站的逐年平均流量均呈微弱下降趨勢(shì)，其線(xiàn)性?xún)A向率分別為-1.68 m3/(s·10 a)和-3.83 m3/(s·10 a)。年均流量的基尼系數(shù)變化幅度不明顯，年平均基尼系數(shù)分別為0.54和0.53。洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)呈不顯著上升趨勢(shì)，大于1的洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)的年份占總年份的比例分別約為65%和57.5%；(2) 2個(gè)水文站的Hurst指數(shù)都略大于0.5，表明存在顯著的Hurst現(xiàn)象，即該地區(qū)年徑流時(shí)間序列大體上延續(xù)歷史變化趨勢(shì)，說(shuō)明在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)年徑流量仍將微弱減少；(3) 近40年淮河上游年徑流變化主要存在3 a，12 a和28 a的主周期。在氣候變化、流域下墊面和人類(lèi)活動(dòng)的綜合影響下，河川徑流的年內(nèi)分配均勻度發(fā)生著相應(yīng)變化。

流量變化; 均勻度; 變化規(guī)律; 淮河上游

氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)改變水文循環(huán)的現(xiàn)狀，引起河川徑流在時(shí)空上的重新分配。河川徑流在時(shí)空上的更新，直接影響水資源的合理利用與開(kāi)發(fā)，加劇了洪澇、干旱和季節(jié)性的水資源短缺問(wèn)題等極端水文事件發(fā)生的頻率和強(qiáng)度，進(jìn)而對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。隨著全球變暖和人類(lèi)活動(dòng)綜合作用的加劇，反映一個(gè)地區(qū)水資源豐缺程度的重要水平衡指標(biāo)——流域徑流必然受到影響，各流域徑流量及其影響因子的變化成為氣象水文學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題[2-4]。近幾年來(lái)，關(guān)于徑流變化特征和周期的研究吸引了不少研究人員的關(guān)注，孫鵬等[5]分析了近40 a來(lái)塔里木河流域年徑流量、年降水量和年平均氣溫的周期特征，表明其存在2.0～6.0 a周期變化特征。張健等[6]研究表明在受人類(lèi)活動(dòng)顯著影響下，無(wú)定河流域徑流的突變年份為1972年，年徑流存在6個(gè)不同時(shí)間尺度的“豐—枯”演變特征。楊鵬鵬等[7]利用近50 a南水北調(diào)西線(xiàn)引水區(qū)水文和氣象站點(diǎn)資料，通過(guò)相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)該流域徑流量和年平均氣溫呈負(fù)相關(guān)，而與年降水呈正相關(guān)。

淮河流域地處亞熱帶與暖溫帶氣候交界處，冬春干旱少雨，夏季悶熱多雨，冷暖和旱澇轉(zhuǎn)變急劇[1,8]，因而充分認(rèn)識(shí)淮河流域徑流量的變化規(guī)律和周期特征，對(duì)流域水利工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水資源的綜合開(kāi)發(fā)利用具有重要指導(dǎo)意義。以往的研究多注重于淮河流域的雨量時(shí)空變化[9]和極端徑流的強(qiáng)度、頻率特征[10]、演變規(guī)律以及統(tǒng)計(jì)模型[11-12]，而對(duì)淮河上游流量年內(nèi)分布的不均勻性、變化趨勢(shì)及周期分析較少。本文基于淮河上游的2個(gè)水文站1975—2014年的實(shí)測(cè)日流量資料，利用基尼系數(shù)和洛倫茲不均勻系數(shù)對(duì)平均流量年內(nèi)分配均勻度進(jìn)行分析，并采用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、R/S分析和小波分析等方法分析淮河上游流量變化趨勢(shì)和周期性特征。試圖全面、客觀(guān)地評(píng)估流量年內(nèi)分配均勻度及其變化趨勢(shì)，為流域內(nèi)水資源的合理規(guī)劃，管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)概況

淮河干流發(fā)源于河南省桐柏山主峰太白頂北麓，位于30°55′—36°36′N(xiāo)，111°55′—121°25′E，介于長(zhǎng)江和黃河兩流域之間?；春尤L(zhǎng)1 000 km，總落差約200 m，流域面積約27萬(wàn)km2?；春痈闪骺梢詣澐譃樯嫌?、中游和下游三個(gè)部分。本文研究的淮河上游是指長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站以上的地區(qū)，流域內(nèi)地貌以低山丘陵為主，地勢(shì)由西北向東南逐漸降低?；春恿饔?qū)儆趤啛釒蚺瘻貛н^(guò)渡的季風(fēng)性氣候，其特點(diǎn)是冬春干旱少雨，夏秋悶熱多雨，冷暖和旱澇轉(zhuǎn)變急劇。本文選取淮河上游的大坡嶺和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)2個(gè)水文代表站，數(shù)據(jù)采用1975—2014年實(shí)測(cè)逐日流量數(shù)據(jù)，流域位置和站點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

圖1淮河流域示意圖

2 研究方法

基尼系數(shù)是由意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家基尼所提出，最早用于判斷國(guó)民收入分配平等程度的指標(biāo)[13]。近年來(lái)，許多學(xué)者將其逐步引入到水文學(xué)領(lǐng)域，將基尼系數(shù)用于描述水文年內(nèi)分配均勻度[2,14]。基尼系數(shù)取值在0～1之間，基尼系數(shù)越大，表示降水或徑流量分布均勻度越低；反之表示均勻度越大[15]。基尼系數(shù)可以直觀(guān)表達(dá)降水、徑流量年內(nèi)分配均勻程度，關(guān)于其計(jì)算步驟詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[14]?；嵯禂?shù)并不能完全描述洛倫茲曲線(xiàn)的信息，不同的洛倫茲曲線(xiàn)可以有相同的基尼系數(shù)。2000年，Damgaard等[16]根據(jù)洛倫茲曲線(xiàn)，提出洛倫茲不對(duì)稱(chēng)性系數(shù)，用來(lái)表明不同等級(jí)群體對(duì)總的不均勻性貢獻(xiàn)大小。洛倫茲不對(duì)稱(chēng)性系數(shù)大于1，說(shuō)明徑流量(降雨量)較大的月份占年徑流量(降雨量)的比例較大，從而造成了年內(nèi)徑流量(降雨量)分布不均勻性；反之，洛倫茲不對(duì)稱(chēng)性系數(shù)小于1，說(shuō)明引起年內(nèi)徑流量(降雨量)分布不均勻性的原因是徑流量(降雨量)較小的月份所占比例大[17]。Mann-Kendall是一種非參數(shù)的突變檢驗(yàn)法，具有比較高的定量化程度，可以檢驗(yàn)較寬的范圍，明確突變的區(qū)域，指出突變開(kāi)始的時(shí)間，基本原理參見(jiàn)文獻(xiàn)[18]。重標(biāo)極差法(R/S分析)是研究非線(xiàn)性時(shí)間序列分析法，它在對(duì)時(shí)間序列長(zhǎng)程相關(guān)(反相關(guān))持續(xù)性(反持續(xù)性)的判別方面，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能很好地預(yù)測(cè)時(shí)間序列的未來(lái)變化趨勢(shì)。其具體步驟參見(jiàn)文獻(xiàn)[19]。Morlet小波分析在時(shí)域、頻域上具有局部辨識(shí)力，可診斷出氣溫序列變化的多層次特征，進(jìn)而得到周期變化在不同時(shí)間尺度上的詳細(xì)信息[20]。在Matlab 2012版中使用小波分析年徑流時(shí)間序列周期，基本原理參見(jiàn)文獻(xiàn)[20]。

3 結(jié)果與分析

3.1 年內(nèi)分配均勻度變化

采用Gini 系數(shù)模型，對(duì)淮河上游2個(gè)水文站的年平均流量和逐月平均流量資料的時(shí)間分布均勻度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2大坡嶺和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)年平均流量、Gini系數(shù)和洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)變化趨勢(shì)

大坡嶺站1975—2014年的平均流量為18.35 m3/s，最大流量為40.1 m3/s(2005年)，最小流量為3.52 m3/s(1986年)，逐年平均流量變化呈鋸齒形震蕩，其線(xiàn)性?xún)A向率為-1.68 m3/(s·10 a)，Mann-Kendall相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)值M值為-1.12，說(shuō)明年平均流量總體呈下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)不明顯(圖2A和表1)。近40 a 平均基尼系數(shù)為0.54，大于0.54的年份有21 a，約占總年份的52.5%，表明大坡嶺站平均流量年內(nèi)分配不均勻。洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)大于1的年份約占總年份的65%，說(shuō)明流量較多的月份是引起徑流量年內(nèi)分布不均勻性的主要原因。

如圖2B和表1所示，長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站近40 a的平均流量是32.85 m3/s，最大流量68.7 m3/s(1989年)，最小流量7.09 m3/s(2001年)，其變化趨勢(shì)與大坡嶺變化趨勢(shì)大體一致，呈現(xiàn)出逐年緩慢減少的趨勢(shì)。長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站多年平均基尼系數(shù)為0.53，大于0.53的年份有22 a，約占總年份的55%，說(shuō)明近40 a來(lái)平均流量年內(nèi)分配較不均勻。洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)大于1的年份約占總年份的57.5%，說(shuō)明流量較大的月份是造成平均流量年內(nèi)分配不均勻性的主導(dǎo)因素。

表1 淮河上游各水文站年平均流量、基尼系數(shù)和洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)的趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

由圖2和表1分析可知，大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站的流量豐、枯變化過(guò)程基本一致，2站年平均流量均呈下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)不顯著，其中長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站年際變化率略大于大坡嶺站。2站的年基尼系數(shù)變化趨勢(shì)不明顯，表明年內(nèi)流量分布均勻度基本保持不變，2站的洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)都呈微弱上升趨勢(shì)，但上升趨勢(shì)不明顯。由此可見(jiàn)淮河上游年均流量呈減少趨勢(shì)，年內(nèi)分配均勻度總體保持不變，洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)波動(dòng)變化表明流量較大的月份所占比例較大，主要集中在汛期(6—9月)，因此，影響流量變化的主導(dǎo)因素可能是降雨量。汛期月份流量的增大，將會(huì)導(dǎo)致水土流失，非汛期流量的減少，容易造成土壤干旱，都將不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

3.2 年平均流量的變化趨勢(shì)分析

用R/S法計(jì)算徑流序列的Hurst指數(shù)(表1)，基于年徑流量的歷史變化趨勢(shì)，預(yù)估其未來(lái)徑流量的變化趨勢(shì)。2站的R/S分布曲線(xiàn)總體呈現(xiàn)相同趨勢(shì)。大坡嶺站徑流H值為0.625,大于0.5，說(shuō)明存在比較明顯的Hurst現(xiàn)象，表明未來(lái)大坡嶺站徑流量可能依然延續(xù)過(guò)去的不顯著減少趨勢(shì)，而長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站的徑流H值為0.558，略大于0.5，表明未來(lái)徑流可能仍將呈微弱減少趨勢(shì)。大坡嶺站徑流的Hurst指數(shù)比較大，持續(xù)性較強(qiáng)，而長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站較小，持續(xù)性較弱，從定量角度說(shuō)明大坡嶺站徑流減少趨勢(shì)比長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站略高。從總體上來(lái)看，淮河上游年徑流量存在比較明顯的Hurst現(xiàn)象，年徑流序列總體上依然延續(xù)過(guò)去的變化趨勢(shì)。結(jié)合Hurst指數(shù)和M值分析，若淮河上游的氣候變化和下墊面人類(lèi)活動(dòng)仍保持現(xiàn)在的變化趨勢(shì)，其徑流量在未來(lái)一段時(shí)間將會(huì)繼續(xù)呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。

3.3 周期性分析

采用Morlet小波對(duì)大坡嶺和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)的年徑流數(shù)據(jù)進(jìn)行周期演變分析，繪制小波變換系數(shù)實(shí)部等值線(xiàn)圖(圖3)，可以看出年徑流量隨著不同時(shí)間尺度豐、枯交替變化，不同時(shí)間尺度對(duì)應(yīng)的年徑流量變化結(jié)構(gòu)不同，許多小尺度的變化表現(xiàn)為嵌套在較為復(fù)雜的較大尺度的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。

圖31975-2014年大坡嶺站年徑流量的小波系數(shù)實(shí)部等值線(xiàn)和小波方差

圖3和圖4清晰地顯示了年徑流量的震蕩周期變化特征較為復(fù)雜，小波系數(shù)的大小表示圖中信號(hào)的強(qiáng)弱，正值說(shuō)明徑流量偏豐，負(fù)值說(shuō)明徑流量偏枯。大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站的小波尺度交替變化大致相同，小波系數(shù)實(shí)部等值線(xiàn)圖均顯示出2～5 a的時(shí)間尺度，年徑流量變化周期較復(fù)雜，突變點(diǎn)比較多，波動(dòng)極值點(diǎn)分布較散亂。2站都在11～14 a特征尺度信號(hào)震蕩最強(qiáng)烈，所以可推測(cè)年徑流量變化可能存在11～14 a的周期，并且25～30 a尺度也呈現(xiàn)比較強(qiáng)烈的震蕩，說(shuō)明2站年徑流量可能也出現(xiàn)25～30 a周期。

圖4 1975-2014年長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站年徑流量的小波系數(shù)實(shí)部等值線(xiàn)和小波方差

通過(guò)以上分析，可知淮河上游年徑流量序列在時(shí)域和頻域尺度的徑流量變化強(qiáng)弱和波動(dòng)情況，但是并不能確定其具體周期。為了進(jìn)一步明確主要周期，采用小波方差分析法，來(lái)分析年徑流量隨時(shí)間變化的主周期。由圖3和圖4可知，大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站年徑流量距平序列都有3個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)3 a，12 a和28 a的時(shí)間尺度，其中12 a和28 a對(duì)應(yīng)的小波方差值較大，說(shuō)明其徑流量12 a和28 a左右的周期震蕩較強(qiáng)。因此，大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站年徑流量均存在12 a和28 a的主周期，且2站的年徑流量變化具有同步性和一致性。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

在全球變暖、局地水循環(huán)、流域下墊面及人類(lèi)活動(dòng)等多種因素的驅(qū)動(dòng)下，河川徑流的年內(nèi)分配規(guī)律發(fā)生著相應(yīng)的變化。影響淮河上游流量的因素很多。Zhang等[21]認(rèn)為，由于水利工程或設(shè)施的調(diào)控作用，近年來(lái)淮河流域徑流量受其影響程度從上游到下游是逐漸遞增的。唐為安等[22]研究表明，引起淮河干流徑流量變化的主導(dǎo)因素是人類(lèi)活動(dòng)造成的土地利用變化，對(duì)上游徑流量變化的貢獻(xiàn)率比較高，而降水的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低，但其影響也不容忽視。張曉紅等[9]則認(rèn)為淮河區(qū)域?qū)崪y(cè)徑流量受降水的影響比較大，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其影響不顯著。

上述研究表明，水利工程、人類(lèi)活動(dòng)和降水均會(huì)造成流域徑流變化，由于選取的流域內(nèi)氣象和水文站點(diǎn)的不同，得出的結(jié)果也會(huì)存在一定差異。淮河中下游地區(qū)城市化發(fā)展速度快，受人類(lèi)活動(dòng)影響大，防洪、灌溉及生活用水等的需要，修建的水利工程也比較多，所以對(duì)流域徑流量影響較大。本文所選取的水文站點(diǎn)均位于淮河上游，由于該區(qū)域無(wú)大型水庫(kù)，受地理位置和地形的制約，城市化發(fā)展緩慢，下墊面變化不顯著，氣候變化是影響該流域徑流量的主要因素。

通過(guò)對(duì)淮河上游2個(gè)水文站的徑流序列分析表明，淮河上游的年平均流量呈現(xiàn)逐年微弱下降趨勢(shì)，這與潘扎榮[[11]、王振龍[23]的研究結(jié)果相吻合。近40 a淮河上游平均流量年內(nèi)分配較不均勻，洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)波動(dòng)變化表明流量較大的月份所占比例較大，而流量較大的月份主要集中在汛期。鄭泳杰等[24]指出淮河流域年降水總量呈輕微下降趨勢(shì)，尤其在流域西北部和上游地區(qū)變化顯著，這與本文得出的年徑流量的變化趨勢(shì)基本一致。綜上所述，降水可能是影響淮河上游實(shí)測(cè)徑流的重要因素，人類(lèi)活動(dòng)在一定程度上改變了流域水文過(guò)程。本文只是揭示了其中的一些統(tǒng)計(jì)事實(shí)，如何定量區(qū)分影響流域徑流變化的各個(gè)因素，還需要更深層次的模擬分析。

相關(guān)研究指出，全球氣候變暖、各地區(qū)的降水異常、厄爾尼諾及拉尼娜現(xiàn)象與該時(shí)期的太陽(yáng)黑子活動(dòng)有著重要聯(lián)系[25]。王兆禮等[26]研究發(fā)現(xiàn)，東江徑流量的豐、枯與太陽(yáng)黑子數(shù)的急劇變化有一定的響應(yīng)關(guān)系?；春由嫌蔚哪陱搅髁看嬖?1～14 a的震蕩周期，與太陽(yáng)黑子11 a的震蕩周期相吻合[27]，由于本文研究的年徑流序列不夠長(zhǎng)，是否與其更長(zhǎng)的震蕩周期保持一致，還需要更深入的研究分析。

4.2 結(jié) 論

(1) 大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站的逐年平均流量呈鋸齒狀震蕩，年際變化率分別為-1.68 m3/(s·10 a)和-3.83 m3/(s·10 a)，可見(jiàn)近40 a來(lái)淮河上游年均流量呈現(xiàn)微弱遞減趨勢(shì)。2站的基尼系數(shù)分別為0.54和0.53，并且2站的洛倫茲不對(duì)稱(chēng)系數(shù)大于1的年份占總年份的比例都比較高，表明淮河上游年均流量年內(nèi)分配不均勻和平均流量較大的月份所占比例較高。淮河流域?qū)儆诘湫偷募撅L(fēng)性氣候，降雨量年內(nèi)分配不均勻，從而導(dǎo)致了年內(nèi)流量分布不均勻，這也是淮河流域旱澇災(zāi)害多發(fā)的重要原因。

(2) 大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站的徑流序列Hurst指數(shù)都大于0.5，表明具有比較顯著的Hurst現(xiàn)象，即該地區(qū)的徑流時(shí)間序列在不同時(shí)間段，具有長(zhǎng)期相關(guān)性的特點(diǎn)，說(shuō)明近40 a來(lái)淮河上游年徑流變化存在較強(qiáng)的趨勢(shì)性成分，未來(lái)年徑流量可能仍將呈不顯著遞減趨勢(shì)。

(3) 大坡嶺站和長(zhǎng)臺(tái)關(guān)站在2～5 a，10～15 a和25～30 a尺度范圍內(nèi)都呈現(xiàn)比較強(qiáng)烈的周期震蕩，由小波方差圖可知2站年徑流變化均存在3 a，12 a和28 a變化的主周期，這不僅說(shuō)明2站的年徑流變化具有同步性和一致性，由此可以推測(cè)，淮河上游年徑流量呈3 a，12 a和28 a的主周期變化規(guī)律。

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StudyonRunoffUniformityandVariationintheUpperReachesofHuaiheRiverBasin

LIU Yongting1,2, XU Guanglai1,2, LI Peng3, YIN Zhouxiang1,2, LIU Jifeng4, GAO Chao1,2

(1.CollegeofTerritorialResourcesandTourism,AnhuiNormalUniversity,Wuhu,Anhui241003,China; 2.AnhuiKeyLaboratoryofNaturalDisasterProcessandPrevention,Wuhu,Anhui241003,China; 3.ZhumadianMunicipalBureauofHydrology,Zhumadian,He′nan450003,China; 4.XinyangMunicipalBureauofHydrology,Xinyang,He′nan464000,China)

Taking the upper reaches of Huaihe River Basin as a case study, we investigated the variation of runoff in order to provide the scientific basis for flood control, water resource reasonably planning and economy sustainable development. Based on daily runoff data from 1975 to 2014 in two hydrological stations (Dapoling and Changtaiguan) of Huaihe River, Gini coefficient and Lorenz asymmetry coefficient in two hydrological stations were statistically analyzed after building the Gini coefficient runoff uneven distribution model, annual runoff. The characteristics of annual runoff change were analyzed by using the linear regression, Mann-Kendall (MK) test, rescaled range (R/S) analysis, wavelet transforms and other mathematic statistic methods. Some important results were obtained as follows. (1) The runoff trends of Dapoling and Changtaiguan hydrological stations were weak decrease with time at rates of -1.68 m3/(s·decade) and -3.83 m3/(s·decade), respectively. Gini coefficient had a non-significant change. The average Gini coefficients of two stations were 0.54 and 0.53, respectively, indicating that the annual distribution of runoff was heterogeneous. The Lorenz asymmetry coefficients (S>1) of two stations accounted for 65% and 57.5%, respectively, indicating that it had greater percentage of the runoff in large runoff months. Lorenz asymmetry coefficient of annual runoff showed insignificant increasing trend, showing that the inhomogeneous degree of the runoff distribution had weak increase. (2) Hurst indexes of the two hydrological stations were slightly great than 0.5 in annual mean runoff by R/S analysis, indicating that there was obvious Hurst phenomenon, and showing that the slight decreasing trend in upper reaches of the Huaihe River would continue in the near future. (3) The oscillating periods of runoff in the past 40 years had complex variation characters with a nested structure on multiple time scales. The wavelet analysis showed that there were three periodic oscillations of 2～5 years, 10～15 years and 25～30 years. After the analysis of wavelet variance plots, it was found that there were 3 years, 12 years and 28 years periodic fluctuations of annual mean runoff. The two stations might have a quasi-period of 28 years, which need a longer time series to prove. The response of river water resource to both human activities and climate change, as the theoretical basis to understand the river hydrological process and the sustainable use of regional water resources, has gained more and more attentions on water research during the last decades.

runoff variation; inhomogeneous; periodic properties; the upper reaches of Huaihe River

2016-09-12

：2016-09-29

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(41301029,41301011),國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571018)

劉永婷(1985—),女,安徽阜陽(yáng)人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)樗膶W(xué)和水資源。E-mail:2662291994@qq.com

徐光來(lái)(1978—),男,安徽無(wú)為人,博士,副教授,主要研究方向?yàn)樗膶W(xué)與水資源。E-mail:guanglaixu@163.com

P333

：A

：1005-3409(2017)05-0099-06