遼河水文要素演變規(guī)律分析

許曉艷

（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

遼河水文要素演變規(guī)律分析

許曉艷

（遼寧省水文局，遼寧沈陽110003）

通過線性趨勢法、滑動平均法、滑動t檢驗等方法，對遼河降雨、徑流、泥沙和洪水等水文要素進行分析研究，分析出遼河各水文要素系列的演變規(guī)律，為遼河流域科學防洪以及制定水資源長期規(guī)劃和保護流域水資源等提供技術支撐。

遼河；水文要素；演變規(guī)律

1　概　　況

遼河為我國七大江河之一，發(fā)源于內(nèi)蒙古克什克騰旗芝瑞鎮(zhèn)，流經(jīng)內(nèi)蒙古、吉林省、遼寧省等地區(qū)。在康平縣山東屯北進入遼寧省，并在遼寧省昌圖縣福德店附近與發(fā)源于吉林省的東遼河匯合，匯合后始稱遼河。遼河繼續(xù)南流，分別納入左側支流招蘇臺河、清河、柴河、泛河和右側的秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等支流后，在盤山縣注入渤海，遼河總流域面積191946km2，總河長1383km。遼河在遼寧省內(nèi)流域總面積40988km2，河長554km。

2　資料分析方法

2.1資料來源

降水資料使用，采用遼寧省水文局整編的降水量資料，遼河上均勻選擇26個雨量站，分析降水量空間分布和變化規(guī)律。根據(jù)各站建站年限的不同，資料起始年限為1949—1962年，截至2011年。

根據(jù)遼河水系特征、水文站布設及水利工程情況，選擇干流鐵嶺站為代表站，分析遼河徑流、泥沙、洪水過程變化趨勢及演變規(guī)律。洪水、徑流資料年限為1951—2011年，泥沙資料年限為1964—2011年。

2.2分析方法

文章用到的分析方法有趨勢預測及突變點分析兩類，包括線性趨勢法、滑動平均法、滑動t檢驗法3種。

線性趨勢法是將水文序列與對應的年份序列建立一元線性回歸方程，線性回歸法所得方程的斜率能夠直觀地表明時間序列線性趨勢的大小。

采用滑動平均法對序列進行滑動平均，能夠消除原序列的高頻振蕩，使得原序列的階段性或趨勢性更加明顯。

采用滑動t檢驗法監(jiān)測時間序列的突變點，采用Savitzky—Golay濾波器進行10年滑動計算。通過查看兩組數(shù)據(jù)平均值的差異是否顯著來檢驗突變，如果某一時間序列的兩段子序列的均值差異超過了一定的顯著性水平，可以認為均值發(fā)生突變。

3　分析研究

3.1降水變化趨勢

采用線性回歸方法，分析26個代表雨量站年降水量的線性傾向值，結果僅1個站線性傾向為正值，其余站均為負值，說明降水量呈減小趨勢。整體分析，相比1956—1979年，1980—2000年，2001—2011年的降水量、均有不同幅度減少，減少幅度分別為1.3%，0.2%，0.2%。

采用線性趨勢法、10年滑動平均法，分析遼河鐵嶺至遼中站區(qū)間和遼中站以上區(qū)域降水變化趨勢，分析可知兩區(qū)域降水量減少率為1.0～1.9mm/a。

3.2徑流演變規(guī)律

3.2.1趨勢

采用線性趨勢法、10年滑動平均法，分析遼河代表站鐵嶺站年均流量趨勢性變化特征。

經(jīng)分析可知：遼河鐵嶺站年均流量呈下降趨勢。統(tǒng)計資料分析表明，鐵嶺站年均流量最大值發(fā)生于1954年，為295m3/s；最小值發(fā)生于2003年，僅為11.3m3/s。整體來看，遼河年均流量變化過程呈現(xiàn)4個階段，20世紀70年代前為豐水期，70年代至1985年之前為枯水期，1985—2000年為豐水期，2000年之后遇連續(xù)枯水年，2005年之后流量又有上升趨勢。

3.2.2突變性分析

采用t檢驗法，分析遼河代表站鐵嶺站徑流突變性規(guī)律。資料分析表明，遼河鐵嶺站第一個突變點在1975年，第二個突變點在2000年左右，原因主要是受人類活動和下墊面變化影響，其第一個變異點明顯，分析其主要受人類活動影響大，即由于修建大量水庫工程的影響。

3.2.3演變規(guī)律

統(tǒng)計完整的鐵嶺站年均流量系列，分析基準期（20世紀80年代前），1980—2000，2001—2011年3個時段的徑流統(tǒng)計特征，分析可知，遼河年流量80年代前相比，1980—2000年年流量降低15%～25%；2001—2011年年流量降低40%～50%；年輸沙量降低70%～80%。

3.3泥沙演變規(guī)律分析

考慮到代表性及資料完整性，選擇鐵嶺站為代表，采用線性趨勢法、10年滑動平均法分析遼河輸沙量變化趨勢。

綜合分析可知，遼河干流鐵嶺站年輸沙量呈現(xiàn)下降趨勢。特別是70年代后，鐵嶺站年輸沙量顯著低于70年代之前（清河水庫、柴河水庫調節(jié)作用）。據(jù)統(tǒng)計：鐵嶺站年輸沙量最大值出現(xiàn)于1959年，為8550萬t；最小值出現(xiàn)于2002年，為6.58萬t。

3.4洪水演變規(guī)律分析

3.4.1洪峰流量趨勢性分析

采用年最大值選樣方式，用線性趨勢法、滑動平均法，考慮到代表性及資料系列完整性，選擇鐵嶺站為代表，分析遼河洪水變化規(guī)律，見表1。

上述圖表分析可知，1951—2011年間遼河鐵嶺站年最大洪峰流量呈下降趨勢，特別是清河水庫（1966年）、柴河水庫（1975年）建成運行后，鐵嶺站年最大洪峰流量遠低于建庫前。1975—2011年間，鐵嶺最大洪峰流量為4420m3/s，低于建庫前的最大觀測流量14200m3/s。

表1　遼河鐵嶺站年最大洪峰流量統(tǒng)計

3.4.2洪水演變規(guī)律分析

統(tǒng)計鐵嶺站洪峰資料系列，分析基準期即20世紀80年代之前、1980—2000，2001—2011年3個時段的最大洪峰流量變化特征，見表2。

表2　遼河鐵嶺站年最大洪峰流量統(tǒng)計

由表2可知，與80年代前相比，2001—2011年遼河年最大洪峰流量下降50%～65%。

4　結論

1）遼河降水量呈減少趨勢，減少率為1.0～1.9 mm/a，且年降水量減少年份明顯增多。

2）遼河徑流趨于減少，且徑流系列系列一致性遭到破壞，主要是由于流域下墊面受人類活動影響而發(fā)生改變，以變異點1975年為主要分界點。

3）遼河泥沙減少趨勢較大，分析其主要受截水工程影響。

4）遼河洪峰流量呈減小趨勢，受修建水庫水利工程等影響，1975年后洪峰流量較以前顯著偏小。

總之，遼河的降雨、徑流、泥沙、洪水整體呈下降趨勢。

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2015-06-11