陡河水库年径流系列变异点分析
疏勒河流域径流量和输沙量变化规律
第31卷第1期2024年2月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .1F e b .,2024收稿日期:2023-01-17 修回日期:2023-03-01资助项目:甘肃省水利厅2022年度第一批省级水资源费项目 疏勒河干流水循环机理及流域生态健康研究 第一作者:魏霞(1980 ),女,陕西扶风县人,博士,副教授,主要从事土壤侵蚀与水土保持㊁水文学及水资源学等方面的研究㊂E -m a i l :w e i x @l z u .e d u .c n通信作者:杨正华(1963 ),男,甘肃宁县人,本科,正高级工程师,主要从事水土流失综合治理方面的工作㊂E -m a i l :172984025@q q.c o m h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.01.016.魏霞,杨正华,张振鹏,等.疏勒河流域径流量和输沙量变化规律[J ].水土保持研究,2024,31(1):144-150.W e i X i a ,Y a n g Z h e n g h u a ,Z h a n g Z h e n p e n g ,e ta l .S t u d y ont h e V a r i a t i o n C h a r a c t e r i s t i c so fR u n o f fa n dS e d i m e n t i nS h u l e R i v e rB a s i n [J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(1):144-150.疏勒河流域径流量和输沙量变化规律魏霞1,杨正华2,张振鹏1,路志强1,孙超3,王强2,牟极2,马春霞2(1.兰州大学资源环境学院,兰州730000;2.甘肃省水利厅水土保持中心,兰州730020;3.甘肃省水文站,兰州730000)摘 要:[目的]探索疏勒河流域水沙变化特性,可为国家实施西部生态安全战略提供科学支撑㊂[方法]基于疏勒河流域昌马堡㊁潘家庄㊁党城湾3个水文站的实测径流量和输沙量序列资料,运用滑动平均㊁M a n n -K e n d a l l 突变趋势检验和小波分析法等方法,分析了疏勒河流域径流量和输沙量变化规律㊂[结果]疏勒河流域年径流量和年输沙量均呈递增趋势,且输沙量增大趋势大于径流量,昌马堡㊁潘家庄㊁党城湾3个水文站径流量分别在1999年㊁2016年㊁1982年发生突变,昌马堡和潘家庄年输沙量突变均发生在1998年,党城湾输沙量没有突变;疏勒河流域3个代表站的径流量和输沙量都呈现出多时间尺度的演化特征,昌马堡径流量主周期为58a ,31a ,14a ,9a 和5a ,输沙量主周期为48a ,23a,14a ,7a 和5a ,潘家庄径流量主周期为59a ,32a ,14a ,输沙量主周期为37a ,14a ,8a 和5a ,党城湾径流量主周期为42a 和5a ,输沙量主周期为16a 和8a ㊂[结论]疏勒河流域水沙总体呈递增趋势,且存在明显的周期变化,除党城湾的输沙量没有突变发生以外,其余站点水沙均有突变发生,同一水文站输沙量的突变的发生滞后于径流量的突变㊂关键词:M -K 检验法;小波分析;径流量;输沙量;疏勒河中图分类号:P 333 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)01-0144-07S t u d y on t h eV a r i a t i o nC h a r a c t e r i s t i c s o fR u n o f f a n d S e d i m e n t i nS h u l eR i v e rB a s i nW e iX i a 1,Y a n g Z h e n g h u a 2,Z h a n g Z h e n p e n g 1,L uZ h i q i a n g 1,S u nC h a o 3,W a n g Q i a n g 2,Mu J i 2,M aC h u n x i a 2(1.C o l l e g e o f E a r t ha n dE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s ,L a n z h o uU n i v e r s i t y ,L a n z h o u 730000,C h i n a ;2C e n t e r o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,G a n s uP r o v i n c i a lD e p a r t m e n t o fW a t e rR e s o u r c e s ,L a n z h o u 730020,C h i n a ;3H y d r o l o g i c a lS t a t i o no f Ga n s uP r o v i n c e ,L a n z h o u 730000,C h i n a )Ab s t r ac t :[O b j e c t i v e ]T h ea i m so f t h i ss t ud y a r et oe x p l o r et h ev a r i a t i o nl a w o ft h el o n g -t e r m m e a s u r e d r u n of f a n ds e d i m e n t l o a ds e r i e s ,a n dt o p r o v i d es c i e n t i f i cs u p p o r tf o rt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h e w e s t e r n e c o l og i c a l s e c u r i t y s t r a t e g y b y th ec o u n t r y .[M e t h o d s ]T h eli n e a rt r e n de s t i m a t i o na n d m o v i n g a v e r a ge ,M a n nK e n d a l l n o n p a r a m e t r i c t e s tm e t h o d ,w a v e l e t a n a l y s i sm e t h o d ,w e r ea p p l i e dt oa n a l yz e t h em e a s u r e d d a t a o f a n n u a l r u n o f f a n d s e d i m e n t l o a d s e r i e s a tC h a n g m a p u ,P a n j i a z h u a n g ,a n dD a n g c h e n gw a ns t a t i o n s i n t h eS h u l eR i v e r B a s i n .[R e s u l t s ](1)B o t h t h e a n n u a l r u n o f f a n d s e d i m e n t d i s c h a r ge of S h u l eR i v e r b a s i nw a s i n c r e a s i ng ,h o w e v e r ,t h ei n c r e a s i n g t r e n d o f r u n o f fw a sm o r e s i g n i f i c a n t t h a n s e d i m e n t d i s c h a r g e .T h e a n n u a l r u n o f f o f C h a n g m a p u ,P a nj i a z h u a n g ,a n dD a n g c h e n g w a n s t a t i o n s h a d a n o b v i o u s t u r n i n g p o i n t i n 1999,2016a n d 1982,r e s p e c t i v e l y .T h e a n n u a l s e d i m e n t d i s c h a r g eo fD a n g c h e n g w a nd i dn o th a v e s u d d e nc h a n ge s ,a n d t h e s u d d e nc h a n g e s i nt h ea n n u a l s e d i m e n td i s c h a r g eo fC h a n g m a p ua n dP a n j i a z h u a n g a l l o c c u r r e d i n1998.(2)T h e r u n of f a n ds e d i m e n td i s c h a rg eo fth et h r e er e pr e s e n t a t i v es t a t i o n si nt h eS h u l e R i v e rb a s i na l ls h o w e dt h ee v o l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c so f m u l t i p l et i m es c a l e s .W a v e l e ta n a l ys i si n d i c a t e d p e r i o d i c i t i e so f 58y e a r s ,31y e a r s ,14y e a r s ,9y e a r s a n d5y e a r s f o r a n n u a l r u n o f f a n d p e r i o d i c i t i e so f 48y e a r s ,23y e a r s ,14y e a r s ,7y e a r s a n d 5y e a r s f o r a n n u a l s e d i m e n t l o a d i nC h a n g m a p u .T h e r ew e r e p e r i o d i c i t i e so f 59y e a r s ,32y e a r s a n d 14y e a r s f o r a n n u a l r u n o f f a n d p e r i o d i c i t i e s o f 37y e a r s ,14y e a r s ,8y e a r s a n d 5y e a r s f o r a n n u a ls e d i m e n t l o a d i nP a n j i a z h u a n g s t a t i o n .T h e r ew e r e p e r i o d i c i t i e s o f 42y e a r s a n d 5y e a r s f o r a n n u a l r u n o f f a n d p e r i o d i c i t i e s o f 16y e a r s a n d 8y e a r s f o r a n n u a l s e d i m e n t l o a d i nD a n g c h e n g st a t i o n .[C o n c l u s i o n ]T h e o v e r a l l t r e n do fw a t e r a n d s e d i m e n t i n t h e S h u l eR i v e rB a s i n i s i n c r e a s i n g ,a n d t h e r e i s a s i g n i f i c a n t p e r i o d i c c h a n g e .E x c e p t f o r t h es e d i m e n t t r a n s p o r t i nD a n g c h e n g w a n ,a l lo t h e rs t a t i o n sh a v es u d d e nc h a n ge s i n w a t e ra n d s e d i m e n t t r a n s p o r t .M o r e o v e r ,t h e s u d d e n c h a n g e i n s e d i m e n t t r a n s p o r t a t t h e s a m e h y d r o l o g i c a l s t a t i o n l a g s b e h i n d t h e s u d d e n c h a n ge i n r u n of f .K e y w o r d s :M a n n -K e n d a l l t e s t ;w a v e l e t a n a l y s i s ;r u n o f f ;s e d i m e n t l o a d ;S h u l eR i v e r 径流和输沙是一种重要的水文现象,径流量和输沙量变化是全球共同关注的问题[1]㊂作为重要地表水资源的径流量是制约西北干旱地区可持续发展的主要瓶颈[2-4]㊂输沙量客观反映流域水土流失强度变化的重要指标[5],是河流健康和水环境影响的重要因素[6]㊂径流量和输沙量主要受流域气候条件㊁下垫面类型和人类活动强度等因素影响[5,7]㊂近年来,在全球变暖和高强度人类活动影响的大背景下,流域水文气象和下垫面条件发生了剧烈变化,致使一些河流的径流量和输沙量大幅减少,尤其是黄河流域的输沙量从20世纪每年16亿t 锐减至21世纪的每年2.5亿t 左右[6-8]㊂但内陆河流域水系的径流量和输沙量变化趋势却不相同,比如,石羊河年径流总体呈明显下降趋势,黑河呈略有增加趋势[9]㊂疏勒河位于祁连山西段,是河西走廊第二大内陆河水系[10-11],在我国西部生态安全和经济发展中有着十分重要的战略地位[2,12]㊂然而,目前,有关疏勒河的研究主要集中在上游出山径流的变化及其对气候变化的影响方面[13-16],对疏勒河流域径流量和输沙量变化规律的系统研究较少涉及㊂鉴于此,本文分析疏勒河流域径流输沙变化的趋势性㊁突变性和周期性等规律,研究对区域生态环境修复治理㊁西部生态安全战略实施具有重要意义㊂1 研究区概况疏勒河流域位于祁连山西段,位于东经96ʎ15'98ʎ30'E ,北纬39ʎ40' 41ʎ00'N ,东起白杨河,西止于党河,是河西走廊三大内陆河流域之一,干流全长945k m ,流域面积4.13万k m 2,党河是其最大的支流[5]㊂流域属典型大陆性荒漠型气候,四季多风,冬季寒冷,昼夜温差大,是我国极度干旱的地区之一㊂年均降水量为40.2~57.5mm ,主要集中在6 9月[17],年均蒸发量为2577.4~2653.2mm ,年均气温为6.9~8.8ħ[18]㊂植被覆盖差,以戈壁和裸岩石质地为主,生态环境十分脆弱㊂流域内有世界文化遗产 莫高窟㊁月牙泉㊁阳关和玉门关等,是我国 一带一路 生态文明建设实施的重要节点区域[18]㊂2 数据来源与研究方法2.1 数据来源根据收集到的径流泥沙资料,本研究选取疏勒河干流的昌马堡站㊁潘家庄站,党河的党城湾站等3个水文站的实测径流泥沙资料进行分析㊂表1为所选水文站详细信息㊂表1 疏勒河流域代表水文站特征值T a b l e 1 H y d r o l o g i c a l C h a r a c t e r i s t i cV a l u e s o fR e pr e s e n t a t i v e S t a t i o n s i nS h u l eR i v e rB a s i n 河名站名东经北纬流域面积/k m 2年降雨量/mm年均径流量/108m3资料系列长度年输沙量/104t资料系列长度昌马河昌马堡96ʎ51'00ᵡ39ʎ49'27ᵡ1096195.89.911956 2016340.171956 2016疏勒河潘家庄96ʎ31'33ᵡ40ʎ33'02ᵡ1849652.02.791956 2016220.301959 2016党河党城湾96ʎ19'21ᵡ40ʎ33'29ᵡ14325158.83.661966 201674.781972 20162.2 研究方法采用线性趋势分析和5a 滑动平均方法,分析年径流和年输沙年际变化趋势并检验其显著性水平,具体方法描述见文献[1,19];采用M a n n -K e n d a l l (M -K )非参数突变检验分析法确定年径流量和年输沙量存在的突变点,具体计算方法详见参考文献[1,20-21];采用小波分析法研究径流输沙周期变化特征,具体计算方法详见参考文献[22-23]㊂541第1期 魏霞等:疏勒河流域径流量和输沙量变化规律3结果与分析3.1径流量和输沙量趋势分析图1和图2分别为所选疏勒河流域3个代表性水文站实测年径流量和年输沙量线性趋势和滑动平均变化图㊂由图1A可知,1956 2016年昌马堡站的实测年径流量呈明显增大趋势(p<0.001)㊂从5a 滑动曲线可知,1972 1997年昌马堡年径流量偏小,年平均径流量为8.78ˑ108m3,1998年后的径流量明显增加,1998 2016年的年平均径流量为13.03ˑ108m3,相比1972 1997年增加了48.4%㊂由图1B 可知,潘家庄1956 2016年的实测径流量呈现上升趋势,且通过了0.05显著性检验㊂从5a滑动曲线可知1972 1976年㊁1983 1998年的径流量偏小,平均径流量分别为2.18ˑ108m3,2.13ˑ108m3,2002年后的径流量明显增加,2002年以后的年径流量为3.54ˑ108m3,相比1972 1976年㊁1983 1998年分别增加了62.4%和66.2%㊂由图1C可知,党城湾1966 2016年实测径流量呈现上升趋势,且通过了0.001显著性检验㊂从5a滑动曲线可知,1971 1976年和1997 2016年的径流量偏小,年径流量分别为3.06ˑ108m3,3.74ˑ108m3,1981 1994年径流量偏大,年平均径流量分别为3.88ˑ108m3,相比1971 1976年㊁1997 2016年分别增加了26.8%和3.7%㊂由图2A可知,昌马堡1956 2016年的实测年输沙量呈现上升趋势(p<0.05)㊂从5a的滑动平均可知,昌马堡的年输沙量在1973 1976年㊁1982 1994年㊁2008 2015年偏小,年均输沙量分别为187.2万t,235.1万t,335.6万t,1995 2007年的输沙量明显增加,年均输沙量为492.8万t,相比1973 1976年㊁1982 1994年㊁2008 2015年分别增加了163.2%,109.6%,46.8%㊂由图2B可知,潘家庄1959 2016年的实测年输沙量呈现上升趋势,但是上升趋势不明显,从5a的滑动平均可知㊁1972 1976年㊁1982 1994年㊁2009 2016年的年输沙量偏小,年输沙量分别为132.14万t,123.71万t,221.75万t, 1995 2007年输沙量增加,年输沙量333.92万t,相对于1972 1976年㊁1982 1994年㊁2009 2016年增加了152.7%,169.9%,50.6%㊂由图2C可知,党城湾1972 2016年实测输沙量呈现上升趋势,但上升趋势不明显㊂从5a滑动曲线可知1982 1994年㊁2001 2005年㊁2011 2016年的输沙量偏小,分别为58.82万t,68.7万t,1996 2000年㊁2006 2010年的年输沙量较大,分别为93.38万t,124.54万t㊂综上可知,疏勒河流域3个代表水文站的径流量都呈现显著的增加趋势,昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站的径流量分别通过了0.001,0.05,0.001的显著性检验㊂疏勒河流域3个代表水文站的输沙量都呈现增加趋势,但仅有昌马堡站的输沙量递增趋势通过了0.05显著性水平检验,其余两站的递增趋势均不显著㊂此外,由图1A和1B的纵坐标可知,疏勒河干流从上游到下游径流量和输沙量均呈现逐渐减小的趋势㊂图1疏勒河流域代表水文站径流量线性趋势和滑动平均F i g.1L i n e a r t r e n da n d s l i d i n g a v e r a g e o f r u n o f f o f r e p r e s e n t a t i v e h y d r o l o g i c a l s t a t i o n s i nS h u l eR i v e rB a s i n3.2径流量和输沙量突变分析图3和图4为3个水文站年径流量和年输沙量的M a n n-K e n d a l l(MK)统计量序列图㊂由图3A可知,昌马堡站年径流量M-K值的U F曲线呈波动递增趋势,1998年后呈现显著直线增大趋势,且这种趋势在2001年以后超过0.05显著水平临界线,此外,根据曲线U F和U B交点可知昌马堡站年径流量突变发生在1999年㊂由图3B可知,潘家庄站年径流量M-K值的U F 曲线在1956 1997年呈波动递减趋势,且1975年超过0.05显著水平临界线㊂1998年后呈明显递增趋势,且在1998 2006年递增趋势超过0.05显著性水平临界线;由曲线U F和U B交点可知,潘家庄站年径流量在2016年发生突变㊂由图3C可知,党城湾641水土保持研究第31卷站年径流量M-K值的U F曲线在1968年后呈递减趋势,这种趋势在1984年后超过0.05显著水平临界线;由曲线U F和U B交点可知,党城湾站年径流量在1981年发生突变㊂图2疏勒河流域代表水文站输沙量线性趋势和滑动平均F i g.2L i n e a r t r e n da n d s l i d i n g a v e r a g e o f s e d i m e n t d i s c h a r g e o f r e p r e s e n t a t i v e h y d r o m e t r i c s t a t i o n s i nS h u l eR i v e rB a s i n由图4A可知,昌马堡站输沙量M-K值的U F 曲线呈波动上升趋势,且这种趋势在2010 2012年超过0.05显著水平临界线,根据U F和U B交点可知,昌马堡站输沙量突变发生在1998年㊂由图4B 可知,潘家庄站年输沙量M-K值的U F曲线在1959 1962年呈显著下降趋势,年输沙量递减,1962年后呈波动式递增趋势,表明潘家庄年输沙量呈上升趋势,但这种趋势仅在2010 2012年超过0.05显著水平临界线,由曲线U F和U B交点可知,潘家庄站年输沙量突变发生在1998年㊂由图4C可知,党城湾站年输沙量M-K值的U F曲线在1972 1975年呈递减趋势,这种趋势在1973 1975年超过0.05显著水平临界线㊂1975 2016年呈现递增趋势,但仅在1976年超过0.05显著水平临界线㊂由于曲线U F 和U B无交点,故党城湾站年输沙量无突变发生㊂综上可知,疏勒河流域3个代表站的年径流量均发生突变,昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站的径流量发生突变的年份分别为1999年,2016年,1981年,疏勒河干流昌马堡站和潘家庄站的输沙量在1998年发生突变,但是支流党河党城湾站的输沙量未发生突变㊂突变的发生与流域的气象因素(降雨和温度)和下垫面人类活动(水库水电站的修建㊁引水工程㊁河道采砂等)有关,但是由于未收集到流域内水土保持措施的逐年实施资料,故无法深入分析突变发生主要影响因素,但此研究可为该流域的径流输沙变化规律的归因分析提供重要参考㊂图3疏勒河流域代表水文站年径流量M a n n-K e n d a l l统计值F i g.3M a n nK e n d a l l s t a t i s t i c a l v a l u e o f a n n u a l r u n o f f o f r e p r e s e n t a t i v e h y d r o l o g i c a l s t a t i o n s i nS h u l eR i v e rB a s i n3.3径流量和输沙量周期分析通过对3个代表性水文站径流量和输沙量小波系数实部等值线分析可得:昌马堡站径流量存在50~60a,25~35a,10~15a,5~10a,0~5a共5类时间尺度的周期变化㊂径流在50~60a尺度上经历了由正相位变负相位的循环变化,在25~35a尺度上经历了5次振荡,在10~15a,5~10a,0~5a的尺度上频繁变化,且具有全局性特征㊂昌马堡年径流量的主周期为58a,31a,14a,9a和5a,其中,58a 主周期的小波方差最大,说明径流在58a时间尺度上周期性最显著,58a时间尺度上的年径流变化周期为38a㊂潘家庄站径流量存在55~65a,30~40a, 10~15a共3类时间尺度的周期变化㊂55~65a尺度经历了由正相位变负相位的循环变化,在30~40a741第1期魏霞等:疏勒河流域径流量和输沙量变化规律尺度经历了5次振荡,在10~15a尺度具有全局性特征㊂潘家庄站径流量的主周期为59a,32a和14a,其中,59a主周期的小波方差最大,说明潘家庄站年径流在59a时间尺度上周期性最显著,59a 时间尺度上的年径流变化周期为38a㊂党城湾实测年径流量变化存在50~60a,35~50a,0~8a共3类时间尺度的周期变化,党城湾径流量的主周期为55a,42a和5a,其中,55a主周期的小波方差最大,说明党城湾径流在55a时间尺度上周期性最显著,但55a超出了研究时域50a,故42a主周期控制着党河径流变化,42a时间尺度上的年径流变化周期为26a ㊂图4疏勒河流域代表水文站年输沙量M a n n-K e n d a l l统计值F i g.4M a n nK e n d a l l s t a t i s t i c a l v a l u e o f a n n u a l s e d i m e n t d i s c h a r g e o f r e p r e s e n t a t i v e h y d r o m e t r i c s t a t i o n s i nS h u l eR i v e rB a s i n输沙量周期特征与径流量周期特征基本一致,存在40~55a,20~25a,10~15a,5~10a,0~5a共5类时间尺度的周期变化㊂10~15a和0~5a两个时间尺度具有全局性㊂输沙量主周期为48a,23a,14a, 7a和5a,其中,48a主周期小波方差最大,说明输沙量在48a时间尺度上周期性最显著,48a时间尺度上的年输沙量变化周期为32a㊂输沙量周期变化与径流量较为一致,存在30~50a,10~20a,0~10a 等3类尺度周期变化,其中30~50a和10~20a经历了5次振荡,在0~10a尺度具有全局特征㊂潘家庄站输沙量的主周期为37a,14a,8a和5a,其中, 37a主周期的小波方差最大,说明37a时间尺度上周期性最显著,37a时间尺度上的年输沙量变化周期为24a㊂党城湾实测输沙量变化存在10~20a,5~ 10a的两类尺度的周期变化,党城湾输沙量的主周期为16a和8a,其中,16a主周期的小波方差最大,说明党城湾径流在16a时间尺度上的周期性最显著, 16a时间尺度上的年输沙量变化周期为10a㊂综上可知,疏勒河流域3个代表站昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站的径流量和输沙量都呈现出多时间尺度的演化特征,昌马堡站的径流量变化主周期分别为58a,31a,14a,9a和5a,第一主周期58a时间尺度上的年径流变化周期为38a,输沙量主周期为48a,23a,14a,7a和5a,第一主周期48a时间尺度上的年输沙量变化周期为32a;潘家庄站流量变化的主周期为59a,32a和14a的周期性,第一主周期59a时间尺度上的年径流变化周期为38a,输沙量主周期为37a,14a,8a和5a,第一主周期37a时间尺度上的年输沙量变化周期为24a;党城湾径流量的主周期为42a和5a,42a主周期时间尺度上的年径流变化周期为26a,输沙量主周期为16a和8a,16a 时间尺度上的年输沙量变化周期为10a㊂4讨论本研究对疏勒河干流和主要支流党河的3个水文站长时间序列的实测年径流量和年输沙量变化规律特征进行了分析,结果表明年径流量和年输沙量都呈现增加趋势,这主要是因为全球变暖,冰川积雪消融的缘故,因为疏勒河的径流补给一部分来自降雨,一部分来自冰川积雪的消融,研究结果与李培都[9]的研究结果一致,均认为疏勒河的径流量存在增加趋势,但有关疏勒河的输沙研究较少,严宇红的研究也认为疏勒河的输沙存在递增趋势[6]㊂研究表明昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站实测年径流量突变的分别发生于1999年㊁2016年和1982年,昌马堡站和潘家庄站的输沙量突变均发生于1998年,党城湾的输沙没有突变㊂已有关于疏勒河径流泥沙突变的研究有,孙美萍等认为昌马堡站径流量在1999年发生突变[2],郭小琴等认为党城湾站径流量1977年发生突变[24],孙栋元等认为昌马堡站和潘家庄站年流量分别于1998年㊁2012年突变[10],李培都等认为昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站径流量分841水土保持研究第31卷别于2004年㊁2010年㊁1983年发生突变[9],严宇红等[6]认为昌马堡站㊁潘家庄站㊁党城湾站输沙量突变都发生于1998年㊂本研究结果与已有研究结果存在出入的主要原因是所采用的实测径流输沙资料系列长度不同所致,比如严宇红采用的实测资料系列是建站至2012年,李培都等[10]采用的实测资料系列是1972 2011年,孙美萍等[2]采用的是1954 2016等㊂疏勒河流域昌马堡年径流量的主周期为58a,31a, 14a,9a和5a,潘家庄站径流量存在59a,32a,14a的周期性,党城湾径流量存在42a,5a的周期性㊂昌马堡年输沙量主周期为48a,23a,14a,7a和5a,潘家庄站输沙量存在37a,14a,8a和5a的周期性,党城湾输沙量存在16a,8a的周期性㊂这个结果与李培都等[9]对疏勒河流域径流周期变化的研究所得结论基本一致㊂存在出入的主要原因还是采用时间系列不同,李培都等采用的实测资料系列是1972 2011年㊂5结论(1)3个水文站的径流量和输沙量均存在增大的趋势,且径流量增大的趋势均大于相应站的输沙量增加趋势,昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站的径流量增加趋势分别通过了0.001,0.05,0.001的显著性检验㊂仅有昌马堡站的输沙量递增趋势通过了0.05显著性水平检验,其余两站的递增趋势均不显著㊂(2)除支流党河党城湾站的输沙量未发生突变以外,3个水文站的径流量和输沙量均有突变发生,昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站径流分别在1999年㊁2016年和1982年发生突变,昌马堡站和潘家庄站的输沙量突变均发生于1998年;同一水文站输沙量的突变的发生滞后于径流量的突变㊂(3)疏勒河流域3个代表站昌马堡站㊁潘家庄站和党城湾站的径流量和输沙量都呈现出多时间尺度的演化特征,昌马堡径流量主周期为58a,31a,14a, 9a和5a,潘家庄径流量的主周期为59a,32a,14a 的周期性,党城湾径流主周期为42a和5a㊂昌马堡输沙量主周期为48a,23a,14a,7a和5a,潘家庄输沙量主周期为37a,14a,8a和5a,党城湾输沙量主周期为16a和8a㊂参考文献:[1]张冠华,丁文峰,王一峰,等.2000年以来长江流域水沙情势变化及成因分析[J].水土保持学报,2020,34(3):98-104,206.Z h a n g G H,D i n g W F,W a n g Y F,e t a l.A n a l y s i so nw a t e r a n ds e d i m e n tv a r i a t i o na n dt h ed r i v i n g f a c t o r s i nY a n g t z eR i v e rB a s i ns i n c e2000[J].J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2020,34(3):98-104,206. 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水文学与水资源概论7.17 河流_河流径流的年内变化(3)
二、径流年内变化的特征值除了上述季节径流量或若干月径流量之和占全年径流量的百分比之外，还常以径流年内分配不均匀系数和径流年内分配完全年调节系数表述径流的年内变化状况。
1. 径流年内分配不均匀系数径流年内分配不均匀系数的计算公式为：在上式中，：径流年内分配不均匀系数；: 为第i 月径流量占年径流量的百分比；：为一个月的个数(即1)占全年总月数(即12)的百分比，即：vy C iK K 1100%8.33%12K =⨯≅121(1)12i i vy K K C =-=∑值的计算公式表明，该值越大，各月径流量相差就越悬殊，即径流的年内分配就越不均匀。
前已述及，径流的年内分配主要受降雨和气温的年内变化控制；此外，下垫面因素也会在一定程度上影响之。
降雨和气温具有明显的地带性规律，而一些下垫面因素也显示出一定的地带性规律或在平面上的渐变规律，因此，值具有一定的地理分布规律，故可绘制一定区域内的等直线图。
vy C vy C vy C2. 径流年内分配完全年调节系数在洪水季节，水库可拦蓄部分上游来水；在枯水季节，水库再将其中的部分水分放出，以补充下游的水量。
因此。
水库可起到调节径流的作用。
如果水库能将下游的径流调节的十分均匀，即在一年内，无论是洪水期还是枯水期，下游的流量完全相同(应等于年平均流量)，这样的调节称为完全年调节。
水库为实现完全年调节就必须拦蓄一定量的上游来水，水库储纳这部分上游来水的容积称为完全年调节库容(V)。
径流量的年内分配不同，水库为实现完全年调节而必须储纳的水量就不同，完全年调节库容V也不同。
年内分配越不均匀，V就越大。
因此，V可作为反映河川径流年内分配不均匀的一个综合指标。
常采用V与年径流总量W的比值来比较不同河流年内分配情况，这就是所谓的“完全年调节系数”。
径流年内分配完全年调节系数的计算公式为：在上式中，C r：径流年内分配完全年调节系数；V：完全年调节库容；W：年径流总量rVCW若以多年平均完全年调节库容和多年平均径流总量计算，便可得多年平均完全年调节系数：与径流年内分配不均匀系数相同，完全年调节系数也具有一定的地理分布规律。
第三章 设计年径流分析计算
【例】某水库具有18年的年、月径流资料，见下表。 设计保证率p=90%的年最小3个月、最小5个月的设 计径流量见表2，求设计年内分配过程。
1.频率计算
某水库时段径流量频率计算成果（p=90%）
时段
均值
Cv
Cs/Cv
Qp
12个月
131
0.32
2
81.8
最小5个月 18
0.47
2
8.45
最小3个月 9.1
4、相关线反映的是平均情况下的定量关系。
【例】
资料情况及测站如表和图所示，现拟在C处 建一座水库，试简要说明展延C处年径流系列的 计算方案。
C
D
A
B
F
Q
A
3600
1952-1985
B
1000 1958-1985
C
2400
1976-1985
D 72500 1910-1985
例1：已知某流域年径流量R和年降雨量P同期系列呈 直线相关，
二、设计代表年年径流量的年内分布计算
1.代表年的选择
对于灌溉工程，灌 溉枯水期比较枯的年份；
从实测径流资料中选择代表年，对选可于择按枯水下水利述期工原较程则长而。、言枯，水应
1.选取年径流量与设计年径流量相期接比近较枯的的年年份份作。为代表年。
2.选取对工程较为不利的年份作为代表年。
2.径流年内分配计算
定的，即在规划设计阶段要分析工程规模、来水、用 水、保证率四者之间的关系，经过经济技术比较来确定
工程规模。
三、水文计算任务
设计年径流量是指相应于设计保证率的年径流量。设计保 证率需根据各用水部门的设计标准确定。
计算的具体任务是：分析研究年径流量的年际变化和年内分 配规律，提供工程设计的主要依据-----------来水资料。
螺河流域径流变化趋势及成因分析
０ 五＝
Ｓ ＝ ０ Ｓ ＜ ０
（ ２ ）
回归分析 ， 并 绘 制 相 应 曲线 （ 图 １ ） ， 从 图 １分 析 可 知， 年径 流 量 变化 呈现 波 动性 ， 逐 年 分 布不 均 衡 ， 从 元 回归分 析来 看 ， 该 系列 呈现 一定 的上 升趋 势 ； 从
一
行了 研 究， 结果表 明 ： 螺河流域 径流年 内分配不均 ， 年 际 变化 大， 年径 流量 系列总体呈缓慢 上升趋势 ， 其 中在 １ ９ ５ ６ —
１ ９ ８ ０年 为缓慢 下降趋势 ， 突变点发 生在 １ ９ ８ ０年 ， 其后径流量呈现上升趋势 ； 分阶段 来看 ， 汛期径 流量缓慢 上升趋势 ， 而非汛期径 流量呈现显著上升趋势。 关键词 ： 径流 ； 变化趋 势 ； 成 因分析 ； 螺河流域 中图分类号 ： Ｐ ３ ３ ３ 文献标志码 ： Ｂ 文章编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ０ １ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ５ — ０ ３
明显。
３ ． １ 径 流 变化 特征
根据 实测 数据 分析 ，蕉坑 站年 平均 径流 量 １ ９ ． １ 亿 ｍ ， ， 年 际 变 化悬 殊 ， 最 大 出现 在 １ ９ ９ ７年 ， 径 流 量 为３ ｌ ＿ ３亿 ｍ ； 最小 径 流 量 为 ７ ． ２亿 ｍ 。 二 者 比值 达 ４ ． ３ 。将 １ ９ ５ ６ — ２ ０ １ ０径 流量 进 行距 平 分 析 （ 表 １ ） ， 由 表 １可 出 ： ２ Ｏ世 纪 ６ ０年 代 和 ２ ０世 纪 ７ Ｏ年代 径 流 量距 平 值为 负 ，说 明该段 时期 径 流量 偏少 ； ２ ０世 纪 ８ Ｏ年代 和 ２ ０世 纪 ９ ０年 代距 平值 为 正 。 说 明径 流 量 有 所增 加 ， 其中 ２ ０世 纪 ９ ０年代 径 流增加 明显 ， 距平
工程水文学 设计年径流及枯水径流
1972~1973 3.28 11.70 37.10 16.40 10.2019.20 5.75 4.41 4.53 5.59 8.47 8.89 11.29
1973~197415.40 38.50 41.60 57.40 31.70 5.68 6.56 4.55 2.59 1.63 1.76 5.21 17.72
某站历年逐月径流量表（表5-1-1）
年份
34
5
月平均流量(m3/s)
6 7 8 9 10 11 12
1
2
(年均m量3平流/s)期（供T月水供）水[供月m量3水/）(W期sT]供*
所需库容
V[m3/(s*
月）
1958~195916.50 22.00 43.00 17.70 4.63 2.46 4.02 4.84 1.98 2.47 1.87 21.6 11.92 3 6.32 2.68
长短系列对比法示意图
有长期实测资料情况下，根据 调节计算 所需 资料的具体不同又分 三种情况：
①设计年、月径流量系列 （长系列操作法 ） ②实际代表年年、月径流量 （小型灌溉工程 ） ③设计代表年年径流量及年内分配计算（中小
型水利工程）
二、设计年、月径流量系列的选取
适用于调节计算中的 长系列操作法 。
将实测系列按 水利年度 （以水库蓄水开始作 为年的起讫时间）排列为一个新的年、月径流系 列，从中选出 代表段，代表段中应包括丰、平、 枯水年，并且有一个或几个完整的调节周期 。代 表段中的年径流均值、变差系数 应与长系列相 近。
缺点 ：对资料要求高，计算工作量大。
某站月径流量表（表1-1）
年份
年平
1971~1972 5.08 6.10 24.30 22.80 3.40 3.45 4.92 2.79 1.76 1.30 2.23 8.76 7.24 4 8.08 3.92
陡河水库水质情况调查与改进措施
陡河水库水质情况调查与改进措施冯建永;刘辉;于晓东【摘要】对诱发陡河水库富营养化的主要因素进行了分析，对陡河水库的水质灾害进行了评价，提出了预防水质灾害的措施。
%In this paper, the main factor in inducing Douhe eutrophication were analyzed,and disaster on water quality were evaluated, water quality disaster prevention measures are put forward.【期刊名称】《工业技术与职业教育》【年(卷),期】2016(014)002【总页数】2页(P12-13)【关键词】陡河水库;富营养化;水质灾害【作者】冯建永;刘辉;于晓东【作者单位】唐山工业职业技术学院，河北唐山063299;唐山工业职业技术学院，河北唐山063299;唐山工业职业技术学院，河北唐山063299【正文语种】中文【中图分类】X824陡河水库位于唐山市区东北15公里的陡河上游，是建国后河北省兴建的第一座大型水库。
水库开始兴建于1955年，建成于1956年，经过1970~1971年续建、1976~1977年震后修复、1988~1989年提升保坝标准等工程建设，截止到1990年全部完工。
引滦入唐输水工程兴建后，陡河水库成为一座以防洪为主，兼供唐山市区生活、工业和农业生产用水等功能的大型水利枢纽终端调节库［1］。
目前，陡河水库常年藻类数量已经超过中富营养化状态，并呈现出向富营养化状态过渡的趋势，存在诱发藻类过度繁殖的危险性。
1.1 氮、磷流失进入水体随着陡河流域附近畜牧业的发展，大量家畜、家禽粪尿随之产生，由于处理不当排入水体，使其氮、磷逐渐升高。
氮、磷对藻类生长均具有促进作用，使得藻类的生长速度加快、生长稳定期藻类的光密度值增加［2］，有研究表明，约90%的湖泊富营养化受氮、磷元素的制约，约10%与其它因素有关［3］。
工程水文第五章
相应于保证率的年径流量为设计年径流量。
工程规模与来水、用水、保证率的关系 上述n个库容值V1,V2,…,Vn从小到大进行排列得到V1 *, V2* ,V3 *,,,,Vn 以数学期望公式计算各项库容对应的经验频率p1,p2,…,pn；将经验点据 点绘在概率格纸上，并选配理论频率曲线；以设计保证率p推求满足设 计要求的设计库容vp。
①当Q来、q用一定时，p↗，则vp↗； ②当p、q用一定时，Q来↗，则vp↘； ③当Q来、p一定时，q用↗，则vp↗
设计年径流分析计算的目的：推求不同保证率的年径流量和 分配过程。
（二）年径流分析计算的内容
（1）基本资料信息的搜集和复查 基本资料和信息：设计流域和参证流域的自然地理概况、 流域河道特征，人类活动、水文气象资料等
长系列实测年月径流资料按水利年度进行划分后，即为 “设计年月径流系列”
有长系列径流资料的频率计算方法同于上章所介绍的方法
具体步骤： 1、将实测资料由大到小排序，计算各项的经验频率
mi Pi 100 % n 1 2、选定水文频率分布线型 我国大多数河流的年径流频率分析采用皮尔逊三型分布。
3、假定一组参数
样本对总体代表性的高低，可通过2者统计参数的比较来判断。
方法： 1、进行年径流的周期性分析 n年径流资料一般都在其均值上下波动，并有丰、枯水年交替出 现的规律，若n年天然径流系列中，丰水年组多于枯水年组，则 计算的均值可能偏大。一般而言，系列中丰、平、枯水年组各有 一个，可认为系列具有较好的代表性。 2、与更长系列参证变量进行比较 参证流域：同一气候区内下垫面条件相似的邻近流域。 参证变量：与设计断面径流关系密切的水文气象要素。 如：年、月径流量；年、月降雨量等 可取水文相似区内其他测站（参证站）观测期更长，并被论证 有较好代表性 的年径流系列或年降水系列。 选择参证站的条件：
工程水文学_年径流分析计算
需求矛盾
丰水期，来水Q1＞用水QR 枯水期，来水Q1＜用水QR 必须对天然来水进行人为调水。
缺水量：V＝（QR－Q2） × T2 Q2为平均流量，T2为枯水期长。
每年V不一样。 完全调节－无弃水。
不完全调节－
年调节－仅蓄积年内洪水的水量。
多年调节－
完全无弃水不可能。1984年刘家峡弃掉电能8亿多千瓦时。中央领导视察 指示将弃水电能送到兰州和干旱县用于电炊，每千瓦时4分，后发现弃水 电能大部分属于洪水，少部分后夜低谷电能。
10
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
每年缺水量：V＝（QR－Q2）× T2
QR基本上每年变化不大 各年V不同，有v1、v2、v3、……vn
因此提出设计保证率的概念。
11
Hydrology for Engineering
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
的现象极为常见；
有的甚至超过10年以上这种连续丰水段或连续枯水
段的交替出现，会形成从十几年到几十年的较长周期。
7
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
Hydrology for Engineering
例：广西1916~1998年共82年，年均降水量1530mm。
1916 ~1953 1954 ~1992 1993~1998
2005，全国水电装机11738万千瓦，占总装机22.7%。
四川、云南、广西三省区均超过60％。
2005，南宁水电装机为49.1万千瓦(包括统配西津、百龙滩
43.4万千瓦)。占73.56％
Hydrology for Engineering
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水文水资源 东北水利水电 ２０１７年第４期 ［文章编号］１００２—０６２４（２０１７）０４一ｏＯ１８一Ｏ３
陡河水库年径流系列变异点分析 和吉 ，燕琴１，雷冠军ｚ （１．华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００００； ２－中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京１０００３８）
［摘要］文中利用Ｒ／Ｓ分析法和滑动平均系数法２种方法对陡河水库流域１９５３—１９９９年４７ 年的降雨、径流序列进行了变异点分析，可知陡河水库年径流的变异点为１９７５年和１９８５年， 与陡河流域７０年代大兴水利工程、８０年代降雨偏枯及地下水开采过量等人类活动因素对其 的影响相符，结果可靠，具有一定的实用价值。 ［关键词］Ｒ／Ｓ分析法；滑动平均相关系数法；年径流；陡河水库 ［中图分类号］ＴＶ１２１ ［文献标识码］Ａ
变异是指水文观测序列在某个时刻突然变 化，发生变化的时刻称为变异点。传统的水文序列 变异点的研究方法有水量平衡法、对比分析法、流 域水文模拟法、熵值法、相关系数法等ｌ１１。这些方法 大都以单纯的数理统计变量来对系统进行分析检 验，但序列值的基准点的选择受人为因素影响，使 得变异点很难一致【２Ｊ。而Ｒ／Ｓ分析法与滑动相关 平均系数法的共同点是不直接对水文序列的均 值、方差等系统状态变量分析检验，且Ｒ／Ｓ分析法 比较强健，假定条件少，能将随机序列与非随机序 列区分开；滑动相关系数法研究两个相关序列之 间相关的性变异，方法简单『３１。 １ Ｒ／Ｓ分析法 Ｒ／Ｓ分析法，也称重标极差分析法，是２０世纪 英国水文学家Ｈｕｒｓｔ提出的，经过Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ （１９７２，１９７５）、ＭａｎｄｅｌｂｒＯｔ、Ｗａｌｌｉｓ（１９６９）和Ｌｏ（１９９１） 等人的研究逐步完善。Ｒ／Ｓ分析法认为人类水事 活动能使流域水文过程序列的分形特征值、赫斯 特指数、分形维数发生明显变化，可通过赫斯特指 数判断水文过程的变异点【３Ｊ。 １）Ｒ／Ｓ分析法处理序列值 一时间序列： ， ， ，…， ，对应的时间为ｔ ， ｔ：，ｔ。，…，ｔ 。将此连续时间序列抽出一个时间尺度 ・ １８・ 的序列 ， ，邑，…， ，序列的时间跨度为７＝ｔ 一ｔ ， 在时间丁内，该序列的平均值为：
＜ １ （Ⅳ：２Ｉ３ｊ ４，……） 式中：Ⅳ为时间序列的长度。 在ｔｊ时刻，序列值 相对于其平均值＜ｐ 的
累积偏差为：
（ ，ｖ）＝∑（ｓｃｉ－＜ ＞Ⅳ） （１≤ ≤Ⅳ）（２） 同一个Ⅳ值所对应的最大 ［Ｉ］值和最小 ） 值之差为极差，并记为： Ｒ（ ）：ｍａｘＸ｛￡，，ｖ）一ｍｉｎＸ｛ ，Ⅳ）（Ｎ＝２，３，４，…；
ｔ１≤ ≤ ） （３） Ｈｕｒｓｔ利用的标准偏差为： ｒ Ｎ １ １／２ ．ｓ ）＝【｝ （ ＜ ） Ｊ（Ⅳ＝２Ｉ３ｊ ４，…；
ｔ１≤ｔ≤ｔ＾，） （４） ２）Ｈｕｒｓｔ指数 以Ｉｎ（Ｒ／Ｓ）为纵坐标，ｌｎｒ为横坐标，作线性回 归图，图形是一簇斜率为日、过定点（１ｎｃ，０）的直 线。通过Ｉｎ（ ）／Ｓ ））＝日ｌ眦＋用ｎ丁计算Ｈ。 分别以 （ｉ＝１０，１１，１２，…，ｎ一１０）为分界点 将数据分为两部分，对这两部分进行Ｒ／Ｓ分析，相 ２０１７年第４期 东北水利水电 水文水资源 应的日记为日，和Ⅳ ，求出日，和日 之差的绝对值 ＡＨ＝１日广 Ｉ，△日最大的一点为变异最大的点， 即可相应找出变异年份『３１。
２滑动平均相关系数法 相关分析法反映２个系列间统计相依程度， 以一个步长在２个相关水文序列上滑动得到相关 序列，新序列若有变异点，则有一个或者两个能发 生变异，若没有变异点，不能直接确定２个序列是 否存在变异。滑动相关系数法是一种综合诊断方 法，求多组相关联的序列的滑动相关系数序列，诊 断出新序列的变异点，变异点反映每组序列相关 程度的变化情况，从而得到２个序列的可能变异 点，综合分析可得径流序列的变异点［４］。 先求出２个序歹０（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…， ）与（ ， ，
。，…， ）的相关系数 然后再求（Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，…， ）与（ ：， ，， ，…， “）的相关系数Ｆ２，…， ， 得到一个相关系数序列，其中ｍ≥１０。 对ｍ取多个值（取ｍ＝口），可以更有效地寻找 变异点，并最终得到口个相关系数序列，并以时间 为横坐标，滑动相关系数为纵坐标绘制曲线，得到
口条滑动相关系数曲线。将０个相关系数序列求平 均值得到另一组滑动相关系数序列，绘制滑动相 关系数系列平均值与时间的曲线。分析观察这口 条曲线以及滑动相关系列平均值与时间的曲线， 便可得到变异点。相关系数采用皮尔逊相关系数， 其求解方程式为：
∑（ 一 ）・（ 一 ） ｉ＝１、‘ 、 ‘ 、／ （ 一 ）。・ （ 一 ） （５）
相关系数ｒ的取值在一１．０～＋１．０之间。ｒ＞Ｏ时， 两变量呈正相关，越接近于１．０，正相关越显著；ｒ＜ ０时，两变量呈负相关，越接近于一１．０，负相关越显 著；ｒ＝Ｏ时，则两变量相互独立【４】。
３实例 ３．１概况 陡河位于燕山南部，介于沙河、还乡河之间， 河道地势落差大，形式陡峭，独流入海，全长１２０ ｋｍ，流域面积１ ３４０ ｋｍ２。陡河水库位于唐山市东 北１５ ｋｍ处，控制流域面积５３０ ｋｍｚ，总库容为
５．１５２ｘ１０ ｍ３，是以防洪为主并为城市生活和工农 业供水的大型水库，也是引滦入唐工程的终端水 利枢纽工程。流域内地形比较复杂，坡陡流急，陡 河流域处于半干早温带季风气候区内，季节变化 明显，受季风气候影响，多年平均降水量６７１ ｍｍ， 降水年际变化大，年内分配不均匀，年降水量的 ８０％集中在６至９月份［６］。 ３．２基本资料 本文采用了陡河水库流域以上１９５３—１９９９年 共４７年的降雨和径流资料，其中降雨序列是通过 陡河流域１７处雨量站点实测资料，结合使用泰森 多边形法计算得到的，径流序列是根据陡河水库 管理中心提供的《陡河水库以上流域年径流分析》 摘取的。径流量用水量平衡法还原，还原公式为：
＝耽＋ ＋ ＋ ＋ ＋鹏ｌ （６） 式中： 为还原年径流量；耽为陡河水库实测出库 流量；瞻为陡河水库年蓄变量； 为陡河水库年渗 漏水量； 用为工农业及生活用水量； 蒸为陡河水库蒸 发损失水量； ｌ为跨流域引水量［７］。见表１。 表１陡河水库１９５３一】９９９年还原总水量
年份 序号年份 鹇年份 １ １９５３ １５ ２６ｏ ９０７ １７ １９６９ １５ ６００ ｉ Ｏ０ｏ ３３ １９８５ ６ ８０７ ８５６ ２ １９５４ ７ ７６７ ７７２ １８ １９７０ ７ ７６５ ６９３ ３４ １９８６ ８ ９０４ ７５３ ３ １９５５ １２ ４９０ ８２１ １９ １９７１ ６１９７ ６５４ ３５ １９８７ ５ ６８３ ７２７ ４ １９５６ ７ ６００ ６８０ ２０ １９７２ ４ ３０３ ５７３ ３６ １９８８ ７ ０５３ ７１１ ５ １９５７ ４ ４５６ ５２０ ２１ １９７３ ４ ２７６ ７１４ ３７ １９８９ ８８２ ４２６ ６ １９５８ ２ ５８０ ４９ｏ ２２ １９７４ ４ ２８０ ６８５ ３８ １９９０ ３ ８２７ ７６７ ７ １９５９ １６ ４５４ ９３６ ２３ １９７５ ５ ８７５ ６８６ ３９ １９９１ ５ ３９０ ６９８ ８ １９６０ ５ ２４６ ４５３ ２４ １９７６ ６ ９３９ ７５７ ４０ １９９２ １１０ ４３７ ９ １９６１ ７ ０４１ ６５０ ２５ １９７７ １６ ２１５ ９０９ ４１ １９９３ ２ ０２１ ５８０ １０ １９６２ １２ ７６６ ７６７ ２６ １９７８ ７ １７３ ７７３ ４２ １９９４ ７ ６８６ ７５７ １１ １９６３ ４ ３７５ ４７７ ２７ １９７９ ９ ７８７ ８０７ ４３ １９９５ １０ ３９４ ８５６ １２ １９６４ １４ ２７７ １ ０２０ ２８ １９８０ ２ ５６８ ４６４ ４４ １９９６ ７ ７１７ ６４５ １３ １９６５ ６ ２０２ ４８２ ２９ １９８１ １ ６３３ ４１３ ４５ １９９７ １ ９９３ ４０７ １４ １９６６ ６ ４７８ ６８７ ３０ １９８２ ２ ４２７ ５３６ ４６ １９９８ ７ ９０７ ９ｏｏ １５ １９６７ １１ ８４ｏ ８８７ ３１ １９８３ ６４８ ５３９ ４７ １９９９ １ ４７５ ４７０ １６ １９６８ ４ ９４８ ４６７ ３２ １９８４ ４９０ ６６１ ３．３ Ｒ／ｓ法分析降雨和径流序列变异点 使用Ｒ／ｓ法分别对陡河水库流域以上１９５３— １９９９年共４７年的资料序列进行分析，得到的ＡＨ 序列与时间变化的折线图，见图１，２。
・１９・ 水文水资源 东北水利水电 ２０１７年第４期 毫 ｑ
图１陡河水库降雨序列分段Ｒ／Ｓ分析图
图２陡河水库径流序列分段Ｒ／Ｓ分析图 １）从Ｒ／Ｓ法分析降雨的变异点来看，降雨的 最大△日在１９７５年，次大△日分别在１９６７年和 １９８０年；１９６３—１９７５年的ＡＨ的数值普遍偏大，且 变化不大；１９７５—１９９０年，ＡＨ最大值在１９８０年， △日值普遍偏小，降雨系列比较明显的变异点在 １９７５年。 ２）从Ｒ／Ｓ法分析径流的变异点来看，径流量 的最大ＡＨ在１９７５年，次大△日分别在１９６７年和 １９６６年；１９６３—１９７５年的△日的数值普遍偏大， △日的值都在０．２以上；１９７７—１９９Ｏ年△日普遍偏 小，除１９８０年和１９８５年之外其余年份的△ 都在 ０．２以下，其中１９８５年是１９７８—１９９０年的△日最 大点，综合分析径流量的变异点在１９７５年以及 １９８５年。 ３．４滑动相关系数法分析降雨和径流序列变异点 使用滑动相关系数法对陡河水库流域以上 １９５３—１９９９年共４７年的降雨一径流进行分析，以 凡＝１２，１４，１６，１８，２０，２２为分段，得到６个降雨～径 流皮尔逊相关系数序列，以及这个６个相关系数 的平均值，并以相关系数为纵坐标曲线，以时间为 横坐标做相关系数曲线图以及相关系数平均值曲 线图，见图３，４。 观察陡河水库１９５３－－１９９９年的降雨一径流６ ・２０・
１ 牛Ｋ 罂
年份 ｎ＝１２ ｎ＝１４。．。ｎ＝１６一ｎ：１８一ｎ＝２０＿口＿ｎ＝２２
图３陡河水库降雨一径流序６种步长滑动相关系数序列值
年份 图４陡河水库降雨一径流序６种步长滑动相关系数序列平均值 种步长（ｎ＝１２，１４，１６，１８，２０，２２）滑动相关系数序 列值与时间的曲线图，同时观察降雨一径流各步 长滑动相关系数序列的平均值与时间的曲线图， 可以看出降雨一径流的皮尔逊相关系数按时间分 布被１９７５年和１９８５年分为３个取值范围，１９６０— １９７５年，皮尔逊相关系数的值在０．９２５上下浮动； １９７５—１９８５年，皮尔逊相关系数的值在０．８７５上下 浮动；１９８５—１９９９年，皮尔逊相关系数的值在０．８２ 上下浮动。综合分析，陡河水库流域以上降雨一径 流系列的变异点发生在１９７５年以及１９８５年。 ３．５结果分析 利用Ｒ／Ｓ法与滑动平均系数法分析陡河水库 流域降雨系列、径流系列、降雨一径流相关系列，分 析得出陡河水库降雨系列的变异点是１９７５年；径 流系列的变异点是在１９７５年和１９８５年；降雨一径 流皮尔逊相关系数的变异点在１９７５年和１９８５年。 结合实际情况分析，为满足工农业生产不断 发展的需要，７０年代初开始，水利工程建设掀起高 潮，人们在陡河流域建立了许多中、小型水库，灌 渠，水闸，扬水站，提引水工程等，变异点发生在 （下转第４５页）