渾河流域徑流萎縮情況淺析

王玉成

（遼寧省防汛抗旱指揮部辦公室，110003，沈陽）

渾河流域徑流萎縮情況淺析

王玉成

（遼寧省防汛抗旱指揮部辦公室，110003，沈陽）

針對渾河流域面積50 km2以上山區(qū)性河流進(jìn)行萎縮情況分析。通過收集查證水利志、地方志等文獻(xiàn)資料，依據(jù)工程情況及流域取用水調(diào)查，采用Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)分析方法，考慮降水徑流及水資源利用率等特性，定量分析河流的萎縮程度，從而實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置的目的。

程度分析；徑流萎縮；渾河流域

水文過程是一種動(dòng)態(tài)的自然過程，年際之間存在著較大變化，在大的時(shí)間尺度上水文情勢會(huì)發(fā)生較大幅度的變化。實(shí)測年徑流的減少最能直觀表征河流萎縮程度，因此新中國成立后至今的萎縮趨勢可采用水文站實(shí)測年徑流進(jìn)行長系列定量分析。分析方法主要為查證水利志、地方志等文獻(xiàn)資料，對于有實(shí)測水文資料的河流，采用Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法分析，對于無水文觀測資料的河流，依據(jù)工程情況及流域取用水調(diào)查資料分析，現(xiàn)狀河流萎縮程度分析以近10年實(shí)測徑流占多年平均天然徑流的百分比為指標(biāo)判斷河流萎縮程度，考慮降水徑流及水資源利用率等特性，將河流的萎縮情況分級確定。本文以渾河流域?yàn)槔?，分?0 km2以上河流近代演變、萎縮趨勢、萎縮程度，并對典型河流進(jìn)行演變調(diào)查。

渾河為遼寧省東部地區(qū)的較大河流，發(fā)源于遼寧省撫順市清原縣長白山支脈滾馬嶺，河源海拔高程750 m，源頭區(qū)山高林密，水清見底。流經(jīng)清原、新賓、撫順、沈陽、遼中、海城、臺(tái)安等市縣，在三岔河與太子河匯合。根據(jù)2013年遼寧省水利普查資料，渾河包括大遼河及太子河，流域總面積28 260 km2，河道總長度495 km，有集水面積50 km2以上的河流136條（流域水系圖略）。

一、分析方法

本文采用Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法。Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)主要是通過分析水文序列Xt與其時(shí)序i的相關(guān)性來檢驗(yàn)水文序列是否存在趨勢性。在運(yùn)算時(shí)，用其秩次Rt（即把序列Xt從大到小排列時(shí)，Xt所對應(yīng)的原來序列中的序號(hào)i），i仍為時(shí)序（1，2，…n）。

秩次相關(guān)系數(shù)為：

n為序列長度，dt=Rt-t，顯然如果秩次Rt與序號(hào)t相近時(shí)，則dt小，秩次相關(guān)系數(shù)大，r接近1，趨勢顯著；若反過來，則Σdt2達(dá)最大，r接近-1。

通常采用檢驗(yàn)法檢驗(yàn)序列的趨勢性是否顯著，統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算公式為：

T服從自由度為n-2的t分布，假設(shè)原水文時(shí)間序列沒有變化趨勢，則根據(jù)水文序列的秩次相關(guān)系數(shù)計(jì)算出T統(tǒng)計(jì)量，然后選擇顯著水平α，在t分布表中查出臨界值tα/2，當(dāng)｜T｜≤tα/2時(shí)，則接受原假設(shè)，該時(shí)間序列的趨勢不顯著；反之，拒絕原假設(shè)，說明該時(shí)間序列有顯著變化趨勢。

二、定量指標(biāo)確定

選取典型河流代表水文站，統(tǒng)計(jì)其新中國成立以來的實(shí)測年徑流，系列長度在52～62年之間，用Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法分別計(jì)算參數(shù)，參數(shù)成果見表1。

表1 河流代表站實(shí)測徑流Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法參數(shù)成果表

表2 河流代表站月平均實(shí)測流量Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法參數(shù)表

表3 河流萎縮程度指標(biāo)劃分表

Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法計(jì)算的T值越大，說明實(shí)測年水量萎縮趨勢越明顯，T值為負(fù)值代表趨勢是上升的。為便于分析比較，將實(shí)測年徑流萎縮趨勢進(jìn)行分級，定義T值≥4.5為萎縮趨勢嚴(yán)重，T值介于4.5～2.5之間具有中度萎縮趨勢，T值介于2.5～T之間具有輕度萎縮趨勢，小于T標(biāo)準(zhǔn)值的不具有萎縮趨勢。

三、徑流萎縮趨勢分析

1.年徑流系列萎縮趨勢分析

通過實(shí)測年徑流長系列趨勢檢驗(yàn)，渾河干流撫順段呈中度萎縮趨勢；沈陽段、遼陽段呈輕度萎縮趨勢，其他河段沒有萎縮趨勢；東洲河、牤牛河、南沙河實(shí)測徑流呈增加趨勢。各河流徑流萎縮趨勢分析見表2。

2.枯水期系列萎縮趨勢分析

對渾河流域支流的不受大中型水庫工程影響的水文站，因不受水庫放水的影響，其枯水季節(jié)的流量變化更能反映河流的萎縮趨勢。統(tǒng)計(jì)水文站新中國成立以來的4月份實(shí)測月平均流量，系列長度在52～62年之間，用Spearman秩次相關(guān)檢驗(yàn)法計(jì)算參數(shù)，參數(shù)成果見表2。

由表2可以看出，渾河北口前以上、海城河、蘭河有萎縮趨勢，其他支流沒有萎縮趨勢。

3.萎縮趨勢原因分析

根據(jù)河流的徑流萎縮趨勢檢驗(yàn)及年降水長系列萎縮趨勢分析。其年降水長系列并沒有明顯的萎縮趨勢。說明年徑流呈現(xiàn)萎縮趨勢不是年降水量減少引起，渾河干流撫順段徑流呈中度萎縮趨勢，這與撫順上游1958年大伙房水庫的建設(shè)及1973—1990年陸續(xù)修建4個(gè)中型水庫直接相關(guān)。

四、現(xiàn)狀徑流萎縮程度分析

1.萎縮程度指標(biāo)確定

現(xiàn)狀河流萎縮程度用徑流分析最為直觀可靠。近10年是遼寧省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的10年，各項(xiàng)用水量比以往任何時(shí)期都要多。以近10年實(shí)測徑流均值代表現(xiàn)狀河流水量，因遼寧省絕大部分水利工程都在新中國成立后開始逐漸興建，多年平均天然年徑流可代表20世紀(jì)50—80年代的實(shí)際徑流。以近10年實(shí)測徑流占多年平均天然徑流的百分比為指標(biāo)判斷河流萎縮程度。因國際上公認(rèn)的水資源利用率極限為40%，考慮降水徑流及水資源利用率等特性，將河流的萎縮情況分為四級，具體見表3。河流的用水量自上游向下游是不斷增加的，因此離河口最近的水文站徑流最能反映河流的萎縮程度，本次現(xiàn)狀河流萎縮程度用最下游水文站徑流進(jìn)行分析。

2.萎縮程度分析

渾河大伙房水庫以上的北口前站最近10年實(shí)測徑流為5.01億m3，1953—1999年多年平均天然徑流為5.64億m3，最近10年水量為天然徑流的88.8%，大伙房水庫以上屬輕度萎縮；渾河沈陽水文站最近10年實(shí)測徑流為15.07億m3，多年平均天然徑流為21.87億m3，最近10年水量為天然徑流的68.9%，沈陽河段屬中度萎縮；渾河下游的邢家窩堡水文站最近10年實(shí)測徑流為18.31億m3，多年平均天然徑流為28.46億m3，最近10年水量為天然徑流的64.3%，渾河下游段屬中度萎縮。太子河觀音閣水庫壩下至河口均屬輕度萎縮。各河萎縮程度見表4。

3.萎縮特性分析

采用套繪水文站各年代實(shí)測大斷面的方法分析，自20世紀(jì)60年代以來，每個(gè)年代選取1年的實(shí)測斷面進(jìn)行套繪。如渾河沈陽水文站大斷面套繪如圖1。

表4 河流萎縮程度統(tǒng)計(jì)表

圖1 渾河沈陽水文站大斷面套繪圖

經(jīng)過比較，表現(xiàn)為河道下切嚴(yán)重的河流，如渾河、海城河、湯河西支，下切深度均在3～5 m之間；渾河邢家窩棚站有主河槽擺動(dòng)，30年擺動(dòng)200 m左右；本溪段沖淤相間，變幅不大；遼陽段20世紀(jì)70年代后主槽變幅不大，近年邊灘有較大下切。

五、結(jié)語

渾河流域（包括太子河流域）136條50 km2以上的山區(qū)性河流中，嚴(yán)重萎縮河流有小孤家子河和柳壕河兩條；中度萎縮河流有渾河、湯河、運(yùn)糧河、楊柳河及北地河等5條；輕度萎縮河流有41條；沒有萎縮的河流有86條。不同程度萎縮河流占河流總數(shù)的35.3%。渾河太子河流域河流水量萎縮有兩方面的主要原因：一是新中國成立后不斷修建的水庫、水閘、橡膠壩等水利工程攔截了部分河流水量，使下游水量不斷減少，甚至斷流；二是由于工農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要，對河流的取用水量逐年增加，無節(jié)制地開采地下水，沿河布設(shè)的大量取水泵站及取水井工程使河流水量不斷減少?！?/p>

[1]何自立.氣候變化對流域徑流的影響研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2012.

[2]張愛靜.東北地區(qū)流域徑流對氣候變化與人類活動(dòng)的響應(yīng)特征研究[D].大連理工大學(xué),2013.

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責(zé)任編輯 楊軼

Situation of runoff atrophy in Hunhe River Basin

Wang Yucheng

Situation of runoff atrophy is analyzed for mountain rivers of more than 50 km2in Hunhe River Basin.It is quantitatively analyzed by collecting literature materials of water conservancy,local Chronicles and so on,surveying the situation of project and river basin water withdrawal,and using the Spearman Rank Correlation Test Analysis Method. Finally,the aim of optimizing allocation of water resources is realized by considering the rainfall runoff and the utilization rate of water resources.

situation analysis;runoff atrophy;Hunhe River Basin

TV121

B

1000-1123（2016）01-0059-03

2015-12-08

王玉成，高級工程師，研究方向?yàn)榉姥纯购导夹g(shù)與管理。