小凌河降雨徑流變化特征分析

陳立新，何麗娟

(遼寧省大伙房水庫(kù)管理局，遼寧撫順113000)

1 流域概況

小凌河位于遼寧省西部，發(fā)源于朝陽(yáng)縣的助安喀喇山，自西北向東南流經(jīng)朝陽(yáng)、連山、凌海、錦州等市、縣(區(qū))，于凌海市娘娘宮鄉(xiāng)南注入渤海。干流河長(zhǎng)206 km，流域面積5 153 km2，缸窯口水文站位于河流中游，控制流域面積2 251 km2，占整個(gè)流域的43.7%。選取缸窯口水文站1963—2011年的降雨徑流資料分析變化特征[1]。

2 年際變化特征

2.1 特征值計(jì)算

水文隨機(jī)變量的年際變化特征用變差系數(shù)Cv以及年際極值比來(lái)表示公式為:

式中:Cv為變差系數(shù);xi為水文要素值;為均值;n為系列長(zhǎng)度。

一個(gè)地區(qū)的水文要素的相對(duì)變化程度與Cv值相對(duì)應(yīng)，年際變化越劇烈，Cv值越大;年際沒有變化時(shí)，Cv值為0。對(duì)缸窯口水文站1963—2011年的降水、徑流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn):年降水量的極值比3.2，年降水量的值為0.27，說(shuō)明該地區(qū)降水量年際變化不大。年徑流量的極值比59.4，年徑流的Cv為1.03，說(shuō)明該地區(qū)徑流年際變化劇烈[2]。詳見圖1。

圖1 降水量距平過(guò)程線圖

2.2 持續(xù)性分析

按距平百分率劃分水文要素值的豐枯等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 水文要素豐枯等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)表

經(jīng)分析計(jì)算，缸窯口水文站49 a降水量情況:豐水年10 a，偏豐年2 a，平水年19 a，偏枯水年為9 a，枯水年9 a;≥均值有20 a，＜均值有29 a;豐水時(shí)段歷時(shí)短，一般 1 ～3 a;枯水時(shí)段歷時(shí)較長(zhǎng)，有 1、2、4、6、7 a。

缸窯口水文站49 a徑流情況:豐水年10 a，偏豐年1 a，平水年7 a，偏枯水年為3 a，枯水年28 a;≥均值有13 a，＜均值有36 a。豐水時(shí)段歷時(shí)短，一般1～3 a;枯水時(shí)段歷時(shí)長(zhǎng)，有 1、2、5、7、8、12 a。

圖2 徑流距平百分率過(guò)程線圖

2.3 變化趨勢(shì)分析

2.3.1 定性分析變化趨勢(shì)

累積濾波器是定性趨勢(shì)分析的有力工具，計(jì)算公式為:

式中:S為統(tǒng)計(jì)值;P為時(shí)間序列值;n為序列長(zhǎng)度，n'=1，2，3，…，n;為時(shí)間序列的平均值。

降水量、年徑流的S曲線如圖3所示?？梢钥闯?降水量、徑流量的年際變化具有波動(dòng)性，降水量的波動(dòng)性小于徑流量;降水量的變化趨勢(shì)不明顯，年徑流總體上呈下降趨勢(shì)[3]。

2.3.2 定量分析變化趨勢(shì)

定量分析水文時(shí)間序列值用Kendall秩次相關(guān)檢驗(yàn)。相關(guān)檢驗(yàn)的做法是:對(duì)序列 x1，x2，…，xn，進(jìn)行雙重循環(huán)，外循環(huán)變量i=1 to n－1，內(nèi)循環(huán)變量j=i+1 to n，統(tǒng)計(jì)xi＜xj出現(xiàn)的個(gè)數(shù)Pi，則有:

式中:統(tǒng)計(jì)量U為Kendall秩次相關(guān)系數(shù)，當(dāng)n值較大時(shí)，U收斂于N(0，1)，對(duì)應(yīng)顯著性水平α的臨界值Uα/2可查正態(tài)分布概率表得到(例如U0.01/2=2.58)。其相關(guān)系數(shù)與對(duì)應(yīng)趨勢(shì)見表2。

圖3 降水、徑流S曲線圖

表2 Kendall秩次相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)趨勢(shì)表

缸窯口水文站年降水量系列的U值為－0.14，表明降水量系列存在減少趨勢(shì)，趨勢(shì)不明顯[4]。

徑流量系列的U值為－1.72，表明年徑流量系列存在減少趨勢(shì)，趨勢(shì)不明顯。徑流量系列的減少趨勢(shì)大于降水量系列[5]。

3 結(jié)論

1)降水量的變化特征:年際變化比較劇烈，Cv值0.27，極值比1.3;豐水期歷時(shí)短，一般1、2、3 a，而枯水期歷時(shí)長(zhǎng)，有 1、2、4、6、7 a;年降水量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但不明顯，U=－0.14;49 a資料中，≥均值有20 a，＜均值有29 a。

2)徑流量的變化特征:年際變化劇烈，Cv值1.03，極值比 59.4;豐水期歷時(shí)短，一般 1、2、3 a，而枯水期歷時(shí)長(zhǎng)，有 1、2、5、7、8、12 a;年徑流呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，比較明顯，U= －1.72;49 a資料中，≥均值有13 a，＜均值有36 a。

3)降水、徑流均是減少趨勢(shì)，徑流量的減少的趨勢(shì)大于降水量的減少趨勢(shì)。

[1]丁晶，鄧育仁.隨機(jī)水文學(xué)[M].四川:成都科技大學(xué)出版社，1988:33－37.

[2]任全志，王金寬，朱曉凱.大凌河流域徑流變化特征及動(dòng)因分析[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2009(03):25－28.

[3]曹明亮，張弛，周惠成，等.豐滿上游流域人類活動(dòng)影響下的降雨徑流變化趨勢(shì)分析[J].水文，2008，28(05):86－89.

[4]石教智，陳曉宏，吳甜.東江流域降雨徑流變化趨勢(shì)及其原因分析[J].水電能源科學(xué)，2005，23(05):8－10.

[5]王建瑩，王雙銀，楊會(huì)龍，等.石頭河流域降雨徑流變化特征研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2011，29(06):179－183.