□劉 維

近幾十年來，隨著全球氣候變化，流域的徑流特征發(fā)生了明顯改變，研究徑流序列的變化特征有助于探尋氣候變化影響下的水文演變規(guī)律，對(duì)流域水資源利用及流域發(fā)展具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。沙河流域是保定市的重要水源地，采用多種分析方法研究沙河流域水文序列的變異特征，為沙河流域水資源科學(xué)調(diào)控與管理提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。

1.沙河流域概況

沙河是大清河水系南支的主要支流之一,南界磁河、北與唐河為鄰。發(fā)源于山西省靈邱、繁峙兩縣，在靈邱縣西南入保定地區(qū)阜平縣境，東流至王快水庫。其中有胭脂河、平陽河、板峪河、鷂子河匯入。流域內(nèi)有阜平水文站，王快水文站。

2.資料選取與研究方法

選取流域內(nèi)阜平水文站的年徑流量資料,對(duì)資料系列進(jìn)行三性審查可知，年徑流量系列的可靠性、一致性和代表性較好，能從一定程度上反映沙河流域總體的徑流特征。采用滑動(dòng)平均、累積距平對(duì)年徑流進(jìn)行趨勢(shì)性分析，運(yùn)用 Mann-Kendall、Yamamoto法對(duì)年徑流的趨勢(shì)變化特征進(jìn)行分析。

3.徑流特征分析

3.1 徑流變化趨勢(shì)分析

沙河上游流域阜平站年徑流量變化的總趨勢(shì)采用了5a滑動(dòng)平均法和累積距平法進(jìn)行分析。阜平水文站1960-2018年間多年平均年徑流量為7.35億m3，60年間，徑流量的年際變化差異較大，年徑流量最大值為1988年25.1億m3，最小值為1984年1.43億m3,最大值為平均值的3.4倍，為最小值的5.1倍。

從圖1可以看出，阜平站年徑流序列1960-2001年呈現(xiàn)震蕩性下降趨勢(shì),2001-2018年呈現(xiàn)出穩(wěn)定趨勢(shì)?？傮w上來說，下降趨勢(shì)比較明顯。

圖2阜平站年徑流累積距平曲線看出，年徑流量在整體明顯下降的情況下，經(jīng)歷了3個(gè)明顯變化的階段：1959-1979年是徑流增加的階段，且該階段徑流波動(dòng)十分明顯且劇烈，但整體趨勢(shì)表現(xiàn)為增加；1980-2001年是徑流減少的階段，且該階段徑流波動(dòng)十分明顯且劇烈，但整體趨勢(shì)表現(xiàn)為減少；2002-2018年是徑流減少的階段，且該階段徑流平穩(wěn)。

3.2 徑流突變點(diǎn)分析

采用Mann-Kendall和Yamamoto方法對(duì)沙河上游流域年徑流量突變點(diǎn)進(jìn)行分析。

圖1 阜平站年徑流量變化趨勢(shì)

圖2 阜平站累計(jì)距平曲線

圖3 阜平站徑流量M-K突變檢測(cè)結(jié)果

圖4 阜平站徑流量Yamamoto突變檢測(cè)結(jié)果

應(yīng)用Mann-Kendall法分析阜平站年徑流序列，計(jì)算統(tǒng)計(jì)量UFk和UBk，繪制Mann-Kendall統(tǒng)計(jì)量曲線見圖3，由圖可知：阜平站年平均徑流呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，在80年后超過顯著性水平0.05的臨界線(U0.05=1.96)，也印證了阜平站年平均徑流減少的趨勢(shì)。同時(shí)UFk和UBk線有兩個(gè)交點(diǎn),分別是1971年,1979年,并且都在置信區(qū)間內(nèi),可初步認(rèn)定突變開始的年份為1971年和1979年。

應(yīng)用Yamamoto法分析阜平站年徑流序列，分別取n1=n2=5、10年對(duì)阜平水文站年徑流量序列進(jìn)行突變點(diǎn)分析見圖4，當(dāng)子序列長度n1=n2=5時(shí)，年徑流量序列計(jì)量RSNi在1979年和1980年超過突變臨界值，發(fā)生突變。因此結(jié)合Mann-Kendall和Yamamoto的突變檢測(cè)結(jié)果可知，沙河上游阜平站年徑流量序列的突變年份為1979年。

4.取得結(jié)論與相關(guān)建議

在全球氣候變暖背景下，經(jīng)過分析沙河流域年徑流分布特征，得到以下主要結(jié)論。

一是沙河流域年徑流量先呈現(xiàn)振蕩下降后表現(xiàn)為變化平穩(wěn)階段,但總體呈現(xiàn)出下降明顯的趨勢(shì)。

二是通過Mann-KendallYamamoto法得到的突變點(diǎn)不完全一致，但綜合結(jié)果表明沙河流域突變點(diǎn)為1980年左右,且突變后徑流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于突變前的年徑流量。沙河上游受人類活動(dòng)的影響比較小，影響的主要原因考慮是降水量減少。

盡管阜平水文站是沙河流域的重要水文站，但是僅用阜平站的年徑流變化特征來刻畫整個(gè)沙河流域具有一定的局限性。同時(shí)徑流序列突變點(diǎn)檢測(cè)分析的方法很多，各類方法均也有其適應(yīng)性及局限性。因此，對(duì)整個(gè)沙河流域的徑流特征分析具有一定的局限性。