吳麗英

（河北省邢臺(tái)水文水資源勘測(cè)局，河北 邢臺(tái) 054000）

1 流域概況

滏陽河為子牙河系兩大支流之一，發(fā)源于河北省峰峰礦區(qū)和村鎮(zhèn)，到獻(xiàn)縣樞紐與滹沱河相匯，地處子牙河水系南部，東與黑龍港流域相鄰，西起太行山，南臨漳衛(wèi)河，北界滹沱河，地理位置東經(jīng)113°45′～116°15′，流經(jīng)河北省19個(gè)縣（市、區(qū)）。

滏陽河全長(zhǎng)413km，流域面積21737km2，流域西南高、東北低，上游為太行山余脈丘陵區(qū)，地面縱坡1/1000～1/400，京廣鐵路以下為沖積平原和沖積扇平原區(qū)，平坦開闊，地面縱坡1/4000～1/2500。由于河流泛濫和改道，形成許多緩崗、微斜平地和低洼地［1］。

滏陽河河形蜿蜒，支流繁多而集中于左岸，為典型的不對(duì)稱扇形河道。艾辛莊以上各支流發(fā)源于太行山東麓，艾辛莊以下各支流發(fā)源于平原。滏陽河有大小支流20余條，多為季節(jié)性河道，流域面積大于1000km2的依次為洺河、南澧河（沙河）、馬河、午河、北澧河、洨河、汪洋溝、天平溝、留楚排干和邵村溝等10條；流域面積在500～1000km2之間的支流依次為生產(chǎn)團(tuán)結(jié)渠、七里河（順?biāo)樱⒘魤竞?、泜河、槐河（北沙河）和龍治河?條。

2 分析方法

2.1 Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法

Mann-Kendall非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，能有效區(qū)分某一自然過程是處于自然波動(dòng)還是存在確定的變化趨勢(shì)。對(duì)于非正態(tài)分布的水文氣象數(shù)據(jù)，Mann-Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)具有更加突出的適用性。Mann-Kendall也經(jīng)常用于氣候變化影響下的降水、干旱頻次趨勢(shì)檢測(cè)［2］。

2.2 有序聚類法

有序聚類分法，即為在連續(xù)樣本內(nèi)，根據(jù)樣本間離差的大小進(jìn)行分類的一種方法，是用來提取水文序列突變點(diǎn)的一種有效方法，被廣泛應(yīng)用于降雨、徑流和氣溫等水文時(shí)間序列的變異特征分析，采用此方法研究洪水序列的突變點(diǎn)，即最優(yōu)分割點(diǎn)［3］。

2.3 譜分析法

譜分析法把時(shí)間系列看成是多種不同頻率的規(guī)則波正弦波或余弦波迭加而成，比較不同頻率波的方差大小，從而找出波動(dòng)的主要周期。水文時(shí)間系列譜分析的主要方法有功率譜法、最大嫡譜分析法等。

對(duì)于典型流域暴雨洪水的時(shí)域特征將采用功率譜分析，來識(shí)別暴雨和洪水的周期性。

3 洪水特征

3.1 趨勢(shì)分析

采用木鼻和西臺(tái)峪以上流域的實(shí)測(cè)暴雨洪水資料系列［4］，和Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法計(jì)算其不同時(shí)段最大洪量、場(chǎng)次洪水總量、最大洪峰流量及洪峰滯時(shí)等特征值系列。典型流域洪水趨勢(shì)分析成果如表1。

由表1可知，木鼻和西臺(tái)峪以上流域不同時(shí)段最大洪量及次洪水總量均呈下降趨勢(shì)，西臺(tái)峪以上流域最大1，3d和次洪量及木鼻以上流域次洪量下降趨勢(shì)不顯著，但木鼻以上流域最大1，3d洪量下降趨勢(shì)顯著。

木鼻和西臺(tái)峪以上流域洪峰流量均呈下降趨勢(shì)，西臺(tái)峪以上流域的洪峰流量下降趨勢(shì)不明顯，木鼻以上流域洪峰流量下降趨勢(shì)顯著。木鼻以上流域洪峰滯時(shí)的上升趨勢(shì)顯著，西臺(tái)峪以上流域洪峰滯時(shí)下降趨勢(shì)不顯著。

3.2 突變點(diǎn)分析

采用木鼻和西臺(tái)峪以上流域的實(shí)測(cè)暴雨洪水資料系列，利用有序聚類法，計(jì)算洪水總量和最大洪峰流量序列，采用有序聚類分析次洪水總量和最大洪峰流量的變異特征進(jìn)行。次洪水總量時(shí)間序列的有序聚類跳躍點(diǎn)如圖1。

圖1 次洪水總量序列有序聚類跳躍點(diǎn)

圖1中可看出，木鼻以上流域洪水總量的跳躍點(diǎn)除1956年特大值形成外，另一個(gè)跳躍點(diǎn)在1982年，因此可認(rèn)為1982年為洪水總量轉(zhuǎn)折點(diǎn)。西臺(tái)峪以上流域次洪水總量序列有一個(gè)明顯跳躍點(diǎn)，即1994年，可認(rèn)為西臺(tái)峪以上流域次洪水總量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1994年。

木鼻、西臺(tái)峪以上流域的洪峰流量時(shí)間序列的有序聚類跳躍點(diǎn)檢驗(yàn)成果如圖2。

圖2 洪峰流量序列有序聚類跳躍點(diǎn)

由圖2看出，木鼻以上流域洪峰流量的跳躍點(diǎn)除1956年特大值形成外，另一個(gè)跳躍點(diǎn)在1982年，因此可認(rèn)為1982年為洪峰流量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。西臺(tái)峪以上流域洪峰流量序列有一個(gè)明顯跳躍點(diǎn)，即1994年，西臺(tái)峪以上流域洪峰流量的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1994年。

3.3 周期分析

由木鼻、西臺(tái)峪以上流域的次降雨量時(shí)間序列，用周期圖法對(duì)這些時(shí)間序列分別進(jìn)行周期分析，得到各時(shí)間序列的周期成果。觀察功率譜周期分析圖，若時(shí)間序列的滑動(dòng)功率譜值超過紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜值，此滑動(dòng)功率譜值對(duì)應(yīng)的波數(shù)k，用公式換算成周期，此周期即為所求周期。

木鼻、西臺(tái)峪以上流域的洪量時(shí)間序列的功率譜周期分析如圖3。

圖3 典型流域洪量功率譜圖

圖3可知，木鼻以上流域洪量的滑動(dòng)功率譜值超過紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜值的波數(shù)k=2，4，顯著性周期分別為2018，2019年，流域洪量存在9年和18年長(zhǎng)周期的周期震蕩；西臺(tái)峪以上流域洪量的滑動(dòng)功率譜值接近紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜值的波數(shù)k=2，顯著性周期為16年，得出西臺(tái)峪以上流域洪量存在16年長(zhǎng)周期的周期震蕩。

木鼻、西臺(tái)峪以上流域的洪峰流量時(shí)間序列的功率譜周期分析如圖4。

圖4 典型流域洪峰流量功率譜圖

圖4可看出，木鼻以上流域洪峰流量的滑動(dòng)功率譜值超過紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜值的波數(shù)k=4，顯著性周期9年，流域洪峰流量存在9年的周期震蕩。西臺(tái)峪以上流域洪峰流量的滑動(dòng)功率譜值超過紅噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜值的波數(shù)k=2，顯著性周期為16年，得出西臺(tái)峪以上流域洪峰流量存在16年長(zhǎng)周期的周期震蕩。

4 結(jié)語

（1）Mann-Kendall非參數(shù)秩次相關(guān)檢驗(yàn)法和線性趨勢(shì)回歸分析法對(duì)木鼻和西臺(tái)峪以上流域的各時(shí)段最大洪量、洪峰和洪峰滯時(shí)等參數(shù)進(jìn)行了趨勢(shì)檢驗(yàn)，洪峰和各時(shí)段洪量呈顯著下降趨勢(shì)。

（2）采用有序聚類分析法分析了典型流域洪量和洪峰的突變點(diǎn)，分別確定了典型流域的突變點(diǎn)。木鼻以上流域次洪水總量和洪峰流量轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1982年；西臺(tái)峪以上次洪水總量和洪峰流量轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1994年。

（3）采用功率譜方法分析了典型流域暴雨洪水特征的周期性。次洪量具有16～18年的周期，而洪峰序列周期在各流域相差較大。