南河子枯季徑流分析

康吉如/寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局

南河子枯季徑流分析

康吉如/寧夏回族自治區(qū)水文水資源勘測(cè)局

南河子溝位于寧夏中寧縣黃河右岸東側(cè)，系中寧縣主要排水溝，溝腦發(fā)源于中寧縣泉眼山東山麓，溝長(zhǎng)40余公里，溝道平均比降為0.66‰。本區(qū)域?qū)傩l(wèi)寧半干旱帶向靈鹽干旱帶的過度區(qū)。年均排水量為2.673億立方米?？菁緸楫?dāng)年的12月份到來年的4月中旬。多年枯季徑流占多年平均徑流量的百分比為 5.9％ 。枯季徑流主要是前期農(nóng)業(yè)灌溉退水（地表水和地下水）。

南河子；枯季徑流

1.枯季徑流系列在時(shí)序上趨勢(shì)判斷

系列趨勢(shì)的判斷在統(tǒng)計(jì)學(xué)中有多種方法，今據(jù)斯波曼秩次相關(guān)檢驗(yàn)。主要是分析序列Xt與時(shí)序t的相關(guān)關(guān)系。計(jì)算時(shí)，Xt用其秩次Rt（即把序列Xt從大到小排列時(shí)所對(duì)應(yīng)的序號(hào)）代替。秩次相關(guān)系數(shù)為：

式中n為序列長(zhǎng)度，dt=Rt-t。秩次相關(guān)系數(shù)r值大，表明趨勢(shì)顯著。顯著性判斷采用t檢驗(yàn)法。統(tǒng)計(jì)量公式由（2）式確定，其服從自由度為（n-2）的t分布。據(jù)水文規(guī)范規(guī)定顯著性水平a取值為5％，則在t分布表中據(jù)自由度和顯著性水平查得臨界值Ta/2。秩次相關(guān)系數(shù) 計(jì)算結(jié)果見下表。

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由表中可知，統(tǒng)計(jì)量T≧Ta/2時(shí)，表明枯季各月徑流在時(shí)序上有顯著的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但趨勢(shì)的顯著程度怎樣，系列是否存在間斷點(diǎn)，若存在，證明間斷點(diǎn)前后系列雖然有趨勢(shì)的顯著性，但不具備平穩(wěn)性。

2.系列間斷點(diǎn)判定

間斷點(diǎn)判定主要是在序列中進(jìn)行樣本分割。利用有序聚類分析法推求最可能的干擾點(diǎn)τ，也就是最優(yōu)間斷點(diǎn)，使同類系列之間的離差平方和較小，而類與類之間的離差平方和較大。今對(duì)序列Xt（t=1，2，3，…..,n）,分別推求干擾點(diǎn)τ前后兩系列離差總和V與Vn-τ值。即公式（3）和公式（4）。總離差平方和為Sn（τ）=V+Vn-τ，計(jì)算Snж=min{ Sn（τ）}。滿足上述條件的τ值就是最優(yōu)間斷點(diǎn) 。計(jì)算時(shí)，分別計(jì)算各月內(nèi)系列的最優(yōu)間斷點(diǎn)，然后以各月徑流占枯季徑流的百分比為權(quán)重計(jì)算枯季徑流量，再與最優(yōu)間斷點(diǎn)前后枯季徑流相比較，取其量值接近年份為最優(yōu)間斷點(diǎn)年份。從計(jì)算結(jié)果得知，三月份間斷點(diǎn)出現(xiàn)在八三年、十二月份出現(xiàn)在八一年、其它月份都出現(xiàn)在八二年。最后將間斷點(diǎn)定為1982年。此年份與大型人類活動(dòng)和農(nóng)業(yè)灌溉政策變化相適應(yīng)。

3.間斷點(diǎn)前后徑流系列樣本檢驗(yàn)

檢驗(yàn)間斷點(diǎn)前后兩樣本系列是否取自同一母體的方法有秩和檢驗(yàn)法、游程檢驗(yàn)法、參數(shù)檢驗(yàn)法等方法。今用秩和檢驗(yàn)法作統(tǒng)計(jì)分析。其思路是設(shè)兩序列的總體分布函數(shù)各為F1（x）和F2（x），從總體中抽取容量各為n1=τ和n2=t-τ樣本，要求檢驗(yàn)F1（x）= F2（x）是否成立。方法是將兩樣本數(shù)據(jù)依大小次序統(tǒng)一排列，規(guī)定每個(gè)數(shù)據(jù)在排列中所對(duì)應(yīng)的序數(shù)為稱為該數(shù)的秩，對(duì)于相同的數(shù)據(jù)取兩者的均值作為秩，并記容量較小樣本數(shù)據(jù)秩之和W為統(tǒng)計(jì)量。當(dāng)n1、n2大于10時(shí)，統(tǒng)計(jì)量W近似正態(tài)分布，利用U檢驗(yàn)法進(jìn)行檢驗(yàn)，其統(tǒng)計(jì)量U經(jīng)下式計(jì)算：

選擇顯著性水平a=0.05，查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表得臨界值U1-a/2，經(jīng)計(jì)算│U│〉U1-a/2，F(xiàn)1（x）≠ F2（x）成立，即間斷點(diǎn)前后樣本不是來自同一母體，平穩(wěn)性應(yīng)在子樣本系列中分析。

4.子樣本系列平穩(wěn)性分析

一般的方法是在系列均值、離差系數(shù)、均方差等參數(shù)中確認(rèn)。當(dāng)顯著性水平為5％時(shí)、計(jì)算的各子樣的標(biāo)準(zhǔn)誤差，若均在允許范圍內(nèi)，就可認(rèn)定系列具有平穩(wěn)性。今以子樣本系列的均值和離差系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。并以八二年后子樣本系列為例計(jì)算。計(jì)算成果見下表。

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從表中數(shù)據(jù)可知：均值和Cv值的誤差標(biāo)準(zhǔn)差都在3.0％之內(nèi)，變化范圍不大，而水文規(guī)范規(guī)定三類精度水文站，時(shí)段量標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)小于5％，說明系列具有穩(wěn)定性。

5.結(jié)論

根據(jù)上述分析，南河子枯季徑流系列已從1982年起，分成兩個(gè)子系列。而枯季各月徑流量變化誤差都在規(guī)范規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。因此可以停測(cè)，其月水量計(jì)算可通過子系列的多年均值進(jìn)行計(jì)算。這樣，可以節(jié)省人力、物力、財(cái)力，開展其他各項(xiàng)工作。

本站為三類精度水文站，從1963年開始觀測(cè)至今以有近四十年水文資料，枯季流量變化不大?？菁玖髁渴欠耖L(zhǎng)期觀測(cè)下去，需對(duì)枯季徑流在時(shí)序上和平穩(wěn)性上進(jìn)行相關(guān)分析后確定。