，

(1.甘肅省定西水文水資源勘測(cè)局，甘肅 定西 743000；2.甘肅省天水水文水資源勘測(cè)局，甘肅 天水 741000)

清源河是渭河源頭的一條小河，位于甘肅省渭源縣南部，發(fā)源于渭源縣西南部海拔3 495 m的壑壑山，地理位置位于104°02′～105°14′E，34°57′～35°09′N(xiāo)之間，流域面積116 km2(見(jiàn)圖1)，主要溝道有池溝、大峴溝、紅溝、石頭溝、牛溝。流域內(nèi)設(shè)有雨量站8處，出口設(shè)有渭源水文站。在五竹鎮(zhèn)峽口村建有峽口水庫(kù)一座，集水面積34.7 km2，設(shè)計(jì)庫(kù)容750萬(wàn) m3，于2000年9月建成蓄水運(yùn)行。

圖1 清源河流域水系圖

1 資料來(lái)源及“三性”分析

1.1 資料來(lái)源

分析所用渭源水文站及池溝、五竹等8處雨量站資料均來(lái)自于水文年鑒。渭源站1956～1980年年徑流資料經(jīng)鄰近站插補(bǔ)，其余年份實(shí)測(cè)。流域面平均降水量選用池溝、五竹等8處雨量站資料用泰森多邊形法加權(quán)計(jì)算，對(duì)不同步降水系列采用等值線內(nèi)插插補(bǔ)。

1.2 資料“三性”分析

渭源站實(shí)測(cè)徑流資料依據(jù)水文驗(yàn)規(guī)范要求測(cè)驗(yàn)、整理整編，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，成果精度較高；對(duì)斷面上游水利工程取用水量進(jìn)行了還原計(jì)算(主要是2000～2016年修建峽口水庫(kù)后)。雨量站自建站以來(lái)位置、計(jì)量?jī)x器、整編方法多年一致。徑流、降水資料一致性較好。所選61年來(lái)資料涵蓋枯、平、豐年，且連續(xù)完整，代表性較好。

2 分析方法

2.1 Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)法

Mann-Kendall法是世界氣象組織推薦并已廣泛應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)方法，能有效區(qū)分某一自然過(guò)程是處于自然波動(dòng)還是存在確定的變化趨勢(shì)。其公式為：

(1)

2.2 線性回歸法

線性回歸法用來(lái)確定兩種或兩種以上變量間相互依賴(lài)定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。用時(shí)間序列xi表示樣本量為n的某一變量，ti表示xi所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立xi與ti之間的一元線性回歸方程為：

Xi=a+btii=1，2，…，n

(2)

式中：a、b為回歸常數(shù)和系數(shù)，ti為序號(hào)。該方程表示因變量x與時(shí)間t之間的的變化關(guān)系。b值反映序列上升或下降趨勢(shì)，b>0表示呈上升趨勢(shì)，b<0表示呈下降趨勢(shì)。

2.3 滑動(dòng)平均法

滑動(dòng)平均相當(dāng)于低通濾波器，通過(guò)平滑值來(lái)顯示序列變化趨勢(shì)。對(duì)于樣本量為n的序列x，其滑動(dòng)平均序列表示為：

(3)

式中：k為滑動(dòng)的長(zhǎng)度。經(jīng)過(guò)滑動(dòng)平均后，原序列中短于滑動(dòng)長(zhǎng)度的周期大大削弱，顯示出序列明顯的變化趨勢(shì)。

3 結(jié)果分析

3.1 降水變化趨勢(shì)

經(jīng)計(jì)算，1956-2016年平均降水量為690.8 mm，時(shí)序見(jiàn)圖2。Mann-Kendall法計(jì)算的|u|=1.51，小于α=0.10時(shí)臨界值Ua/2=1.64，表明趨勢(shì)不顯著；線性回歸法得出傾向率-13.7 mm/10a，回歸系數(shù)b的|T|=1.72，小于α=0.10時(shí)臨界值Ta/2=2.00，表明趨勢(shì)不顯著。以上兩種檢驗(yàn)結(jié)果均表明，61 a來(lái)清源河流域內(nèi)降水有減少趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著。

圖2 清源河流域降水量時(shí)序圖

經(jīng)5年滑動(dòng)距平分析，降水量呈周期波動(dòng)變化，1956-1967、1972-1975、1980-1984、1987-1990年為豐水年，1993年以后進(jìn)入枯水期，多數(shù)年份在均值以下。見(jiàn)圖3。

圖3 清源河流域降水量距平圖

降水年際變化。流域月平均降水量變化見(jiàn)圖4。由圖可見(jiàn)，降水多集中在5-9月，占全年78.0%，其中7-8月占全年達(dá)37.1%，受季風(fēng)控制的大陸性氣候特點(diǎn)明顯。

圖4 清源河流域降水量年內(nèi)變化圖

圖5 清源河流域徑流量時(shí)序圖

3.2 徑流變化分析

3.2.1 徑流年際變化

由繪制的年徑流時(shí)序曲線(見(jiàn)圖5)可見(jiàn)，年徑流呈波動(dòng)變化。Mann-Kendall法計(jì)算的|U|=1.44，小于α=0.05時(shí)臨界值Uα/2=1.96，表明趨勢(shì)不顯著；線性回歸法得出傾向率-10.55×104/a，回歸系數(shù)b的|T|=1.67，小于α=0.05時(shí)臨界值Tα/2=2.00，表明趨勢(shì)不顯著。以上兩種檢驗(yàn)結(jié)果均表明，61 a來(lái)清源河流域內(nèi)徑流有減少趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著。

經(jīng)5 a滑動(dòng)距平分析(見(jiàn)圖6)，徑流量呈周期波動(dòng)變化，1956-1967、1972-1977、1980-1985年為豐水年，1993年以后進(jìn)入枯水期，多數(shù)年份在均值以下。徑流與降水變化趨勢(shì)基本相應(yīng)，相關(guān)性較好。

圖6 清源河流域徑流量距平圖

圖7 清源河流域徑流量年內(nèi)變化圖

圖8 清源河流域年平均降水量與年徑流量相關(guān)圖

圖9 清源河流域較大洪水場(chǎng)次平均降水量與徑流量相關(guān)圖

圖10 清源河流域年降水量與年經(jīng)流量累計(jì)相關(guān)圖

3.2.2 徑流年際變化

由流域月平均流量變化圖(見(jiàn)圖7)可見(jiàn)，徑流多集中在6-9月，占全年59.0%，年內(nèi)分配極不均勻，徑流集中對(duì)區(qū)域水資源利用不利。

3.3 降雨～徑流相關(guān)性分析

統(tǒng)計(jì)點(diǎn)繪流域平均年降水量與渭源站年徑流量相關(guān)圖、較大洪水場(chǎng)次平均降雨量與徑流深相關(guān)圖、年降水量與年經(jīng)流量累計(jì)相關(guān)圖，分別見(jiàn)圖8、圖9、圖10。

由圖10可見(jiàn)，年降水～徑流相關(guān)點(diǎn)據(jù)分布呈帶狀，除個(gè)別年份外，相關(guān)性較好，其表達(dá)式為：R=0.000 713×P-0.25(單位：P取mm，R取108m3)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.90；進(jìn)入1995年以后，相關(guān)性明顯變差，同降水量時(shí)徑流量有所減??；2000年水庫(kù)建成蓄水后，次降水～徑流系數(shù)明顯變小，表達(dá)式由R=0.323 8×P-4.5185變?yōu)镽=0.069×P-0.838 4(P、R單位為mm)，且相關(guān)系數(shù)由0.94降為0.76，徑流系數(shù)明顯變小，徑流受人類(lèi)活動(dòng)影響響應(yīng)明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)用Mann-Kendall、線性回歸法分析了清源河流域61 a來(lái)降水、徑流的變化特征和規(guī)律。結(jié)果表明，降水呈波動(dòng)變化且有減少趨勢(shì)，趨勢(shì)不顯著；1993年以后進(jìn)入枯水期，多數(shù)年份在均值以下。地表徑流呈波動(dòng)變化減少趨勢(shì)，趨勢(shì)不顯著；降水、徑流年內(nèi)分配極不均勻，多集中在6-9月。

(2)徑流與降水年際、年內(nèi)變化趨勢(shì)相應(yīng)。年降水～徑流相關(guān)性較好，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.90；1995年以后，同降水量時(shí)徑流量有所減小。較大場(chǎng)次降水～徑流相關(guān)系數(shù)2000年后明顯變小，徑流受人類(lèi)活動(dòng)影響明顯。