浑河径流量过程演变规律分析

王大勇

（辽宁省观音阁水库管理局辽宁本溪117100）

浑河径流量过程演变规律分析

王大勇

（辽宁省观音阁水库管理局辽宁本溪117100）

本文通过选取浑河流域主要水文控制站，采用1956年～2011年56年径流资料，并划分三个不同时间段，分析对比实测和天然径流量、水资源量的变化特征，采用多年滑动平均以及M ann-K endall相关法对天然径流量、水资源量进行变化趋势分析。可为类似研究提供借鉴。

M ann-K endall相关法；演变规律；天然径流量；水资源量

1　概况

浑河源头为清原县，流域面积2.83万km2，河长495km，主要流经抚顺市、本溪市、沈阳市、辽阳市等，最后入渤海［1］。浑河水量丰沛，年径流量约50亿m3～70亿m3。随着社会经济的发展，河流水资源开发利用程度较大，河流部分河段出现水量变小，受干旱年影响，有些河段或支流出现断流现象。河道修建水利工程，满足人类需求及区域经济发展的同时，也破坏了河流的生态系统，使得浑河水文情势发生较大的变化。本文以浑河为例，通过划分不同时间段，对比浑河天然径流、实测径流及水资源量的变化特征，采用多年滑动平均以及Mann-Kendall相关法对天然径流量、水资源量进行变化趋势分析，从而确定浑河水文情势影响程度及主要原因，为浑河水资源开发利用及保护提供理论依据。

2　计算方法

Mann-Kendall相关法是通过非参数的一种检验法［2］，其中的变量具有不正态的分布，可以作为水文变量变化过程与趋势的检验。假定时间变量，时间长度n，则统计量S为［3］：

其中：

式中：xj为第j年的数值，xk为第k年的数值。

式中：Z为统计量，Var（S）为方差。

3　主要水文站时段径流量对比

利用河流主要水文控制站1956年～2011年56年的天然、实测径流量数据资料，对三个时间段多年平均径流量进行统计计算，并对比三个时间段径流量的大小。由表1可知，浑河流域天然和实测径流量之间相差较大，浑河三个时段差值分别为8.0亿m3、4.5亿m3和7.2亿m3，从1956年～2011年，天然和实测径流量之间的差值也逐渐增加，由此分析说明其控制范围内人类用水活动影响较大。从1956年～1979年与1980年～2000年两个时段来看，相对比较值大多为负值，说明1980年～2000年时段径流量总体要小于1956年～1979年时段；2001年～2011年时段与1956年～1979年时段相比，浑河邢家窝棚站的实测径流量变化为增加，说明2001年～2011年时段各径流量比1956年～1979年时段有所减少。对比三个时段可知，浑河流域主要水文控制站的径流量出现增加或波动，没有明显随时间延续而减小的趋势，其中的原因主要是两方面因素，一方面在1980年～2011年出现过三次大水年，对多年平均径流量的贡献较大，另一方面浑河流域人类用水以及水利工程等人类活动频繁复杂，对河道径流量的影响较大。

表1　主要水文控制站时段径流量对比

图1　大伙房水库站天然径流量变化过程

图2　抚顺站天然径流量变化过程

图3　沈阳站天然径流量变化过程

图4　邢家窝棚站天然径流量变化过程

4　天然径流量特征分析

采用浑河干流上主要水文站1956年～2011年56年径流资料，通过还原计算得到天然径流量，根据多年滑动平均［4］与Mann-Kendall相关法分析水文站天然径流变化情况。

4.1多年平均变化趋势分析

选取浑河上大伙房水库站、抚顺站、沈阳站及邢家窝棚站作为主要的控制站，根据图1～图4，给出了1956年～2011年56年天然径流量、十年滑动平均值及多年平均值的变化过程，整体来看4个水文站的天然径流量、十年滑动平均值及多年平均值的变化趋势基本一致，在1985年～2011年期间，受丰水年的影响，丰水年、枯水年交替明显；在1960年～1980年期间，丰水年、枯水年交替不明显，径流量趋于多年平均值。1956年～1970年期间，虽然径流量不大，但是普遍在平均值以上，基本是丰水年的表现特征；1971年～1985年期间，径流量普遍在平均值以下，基本是枯水年的变化特征；1986年～2011年期间，径流量变化较大，出现丰水年、枯水年相互交替的现象。

4.2Mann-Kendall相关法变化趋势分析

采用Mann-Kendall相关法对浑河上大伙房水库站、抚顺站、沈阳站及邢家窝棚站的天然径流量变化过程进行检验，选取置信度α=0.05，则临界值为±1.96，根据表2中的计算结果可知，水文站天然径流量均是减小的趋势，而且变化趋势均不显著。

5　水资源量对比评价

5.1河流时段水资源量分析

根据《辽宁省水资源》（2006年）及水资源公报成果，对浑河水资源量、降水量进行1956年～1979年、1980年～2000年、2001年～2011年三个时段的对比统计分析，1980年～2000年水资源量减少幅度较大，减少幅度在6.3%～12.6%之间，而降水量减少幅度在0.2%～2.4%之间；2001年～2011年水资源量减少幅度较大，减少幅度在7.6%～25.4%之间，而降水量减少幅度在1.0%～6.2%之间。通过对浑河在1956年～1979年、1980年～2000年和2001年～2011年三个时段的水资源量比较，随着时间推移，降水量、地表水资源量、水资源总量均以不同幅度减小。分析得出这种减小趋势除了受气象因素影响外，还受到社会经济发展和人类活动等人为因素影响。

5.2水资源量变化趋势分析

根据1956年～2011年浑河降水量和地表水资源量的时间序列资料，分析两者的变化过程以及趋势性。由图5可知，浑河地表水资源量的变化过程与降水量的变化过程基本一致，降水量丰富的年份，地表水资源量也相应增加；降水减少时，地表水资源量也相应减少。浑河降水量与地表水资源量的相关系数为0.935，它们之间具有很好的相关性。通过分析降水量和地表水资源量的十年滑动变化过程，降水量和地表水资源量的变化过程大致为，从1956年～1978年左右，整体呈下降趋势；80年代初至90年代末连续出现两次上升下降波动过程；2000年以后呈增加趋势。

表2　浑河天然径流量变化Mann-Kendall检验

图5　浑河水量变化过程及十年滑动平均趋势

由于浑河降水量与地表水资源量的多年减小趋势不显著，为此采用Mann-Kendall相关法进一步分析两者的变化趋势及显著性。由表3中的统计结果可知，浑河降水量和地表水资源量绝大多数呈不显著的下降趋势，造成这种不显著下降的原因可能是1980年以后的五次大降水年对时间序列后期的抬升影响较大。

6　结语

通过对浑河天然径流量与水资源量过程演变分析，浑河天然和实测径流量之间相差较大，1980年～2000年、2001年～2011年两个时段径流量小于1956年～1979年时段径流量，主要水文控制站的径流量出现增加或波动，没有明显随时间延续而减小的趋势。地表水资源量在1980年～2000年、2001年～2011年比1956年～1979年时段有所减小，而2001年～2011年比1980年～2000年减小幅度更大。综合以上，浑河天然径流量与水资源量的变化主要受到社会经济发展和人类活动等人为因素的影响较大，从而导致浑河水文情势变化大。陕西水利

表3　浑河水量变化Mann-Kendall检验

［1］许宝，张少杰，陆小明，等.浑河流域中上游河川径流变化特征分析［J］.水电能源科学，2015，33（10）:22-27.

［2］郝敏，陆宝宏，陆建宇，等.近50年来沭河流域天然径流演变特征分析［J］.水电能源科学，2015，33（6）:22-26.

［3］刘国军，王海林，马丽.大汶河流域河川天然径流演变规律研究［J］.节水灌溉，2010，（6）: 18-20，25.

［4］山成菊，董增川，付晓花，等.近50年来滦河流域径流演变规律研究［J］.南水北调与水利科技，2013，11（4）:5-8，12.

（责任编辑：唐红云）

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