清江上游枯水分析

尹應華

恩施自治州水文水資源勘測局，湖北恩施 445000

當河流的絕大部分水源由地下水補給時，稱為枯水徑流?？菟洑v的時間稱為枯水期，當月平均水量占全年水量的比例小于5%時，則屬于枯水期?？菟畯搅鞯拇笮〖翱菟畯搅鞯臍v時，對灌溉、發電、供水等有較大影響。為了合理地利用水源，研究枯水徑流具有重要的意義。一般情況下枯水季節往往是最需要用水的時期，這一時期水量的多少是反映地表水資源可利用程度的重要指標。

1 流域概況

清江是恩施州最大的河流，發源于利川市汪營鎮龍洞溝，清江流域總面積16 714km2，河長428km，其中州內流域面積11 036km2，占恩施州國土面積的46.1%，河長280km。

清江流域多年平均降水量為163.84億m3，折合降水深1 484.6mm。多年平均水資源量為98.02億m3，折合深度888.2mm。降雨徑流在時空上分布不均，全年降雨主要集中在4月～10月，降水量占全年降水量的70%～80%，空間上從上游向下游、從周圍向河谷帶呈逐漸遞減的趨勢。

2 流域水文站網布設情況

分析流域干流上有利川（二）、恩施兩個水文站，配套雨量站有齊躍山、汪營、馬前、利川、滴水巖、新板橋、團堡、馬者、見天壩、西流水、恩施等共11個。

利川（二）站位于利川城區西門大橋，東經108°54′，北緯30°18′，流域面積513km2。觀測項目有：水位、流量、水質、降水、蒸發。流域內有雨量站4個，分別為齊躍山、汪營、馬前、利川站。

恩施站位于恩施市小渡船，東經109°29′，北緯30°18′，控制面積2 928km2，為清江上游控制站，測驗項目有：水位、流量、泥沙、水溫、降水、水質。流域內有雨量站11個，分別為齊躍山、汪營、馬前、利川、滴水巖、新板橋、團堡、馬者、見天壩、西流水、恩施站。恩施站以上主要水利工程有車壩（位于支流車壩河上）、大龍潭兩座中型水庫。

本次分析采用利川（二）、恩施兩站1960年至2008年月年徑流系列資料及11個配套雨量站的雨量系列資料。

3 枯水出現的時間特性分析

3.1年最小流量出現時間分布

根據利川（二）、恩施兩站年最小流量系列資料統計分析，年最小流量在全年各月均有出現，但出現次數最多的均在1月～3月，占總次數的54%（圖1）。年最小流量受自然條件和人為影響較大，不能反應天然情況，但總體趨勢沒有發生變化。

圖1

3.2 枯水年內分布情況

對兩站多年月平均流量及月平均降雨量進行統計分析，降雨與徑流的年內分布基本一致，兩站的月最小流量出現時間也一致，均出現在1月份，且在12月至次年2月間出現了一個明顯的枯水季節。

從降雨及流量年內分配圖中可以看出，11月至次年3月為清江流域的枯水期，次年1月為最枯月份。見圖2、圖3。

圖2

圖3

4 枯水周期變化規律

差積曲線法是常用的系列周期分析方法。當差積曲線坡度向下時，表示為枯水期，向上時表示為豐水期，水平時則接近平均值的平水年，若長時間持續下降，就表示長時間來水偏少，坡度越大表示程度越劇烈。

采用差積曲線法對利川（二）、恩施站枯水期平均流量、最小月平均流量兩系列進行分析，并將兩站同一系列差積曲線點在一張圖上，可以看出，其變化趨勢極為相似，說明該流域內枯水徑流在同一時間段內服從同一變化規律。見圖4，圖5。

圖4

圖5

5 枯水變化趨勢分析

Mann-Kendall統計方法是用于對降雨、徑流量等要素隨年序變化進行趨勢性檢驗的非參數統計方法。其實質是對數據序列的秩序而不是實際數值來判斷兩個變量的相關程度，避免了水文研究中特大和特小值對結果的影響，可以比較客觀地確定某一時間序列是否具有隨年序列的變化趨勢。Mann-Kendal方法的檢驗統計量公式是

其中：sign()為符號函數.當xi-xj小于、等于或大于零時sign（xi-xj）分別為-1、0或1；M-K統計量公式z在s大于、等于、小于0時分別為：

當n大于10時，z收斂于標準正態分布。原假設為該序列無趨勢，采用雙邊趨勢檢驗，在給定顯著性水平α下，在正態分布表中查得臨界值 zα/2，當zα/2，則拒絕原假設，即認為趨勢顯著，|z|值在大于等于1.28、1.64、2.32時分別表示通過了90%、95%、99%置信度顯著性檢驗。當z為正值表示增加趨勢，負值表示減少趨勢。

用非參數Mann-Kendall趨勢分析檢驗法對利川（二）、恩施兩站的枯水期、最小月平均及年最小系列進行分析。其結果如下表所示：

站名 系列 M-K統計量z是否存在趨勢（置信度） 趨勢類型利川（二） 枯水期-0.56 否最小月平均 0.48 否恩施 枯水期 0.35 否最小月平均 1.49 是 上升

6 結論

1）枯期徑流的時間分布：最小月平均流量大部分均出現在1月份，其次分別為2月、3月、11月，多年平均最小月平均流量均出現在1月。年最小流量出現的時間則在枯期與汛期均有出現，但在枯期的1、2、3月出現次數明顯多于其他月份；

2）枯水期平均流量、最小月平均流量系列均有較為明顯的豐、平、枯水期變化規律。枯水期平均流量、最小月平均流量系列的變化規律，上下游站間有較好的對應關系；

3）利川、恩施兩站枯水期系列在統計意義上都沒有發生突變的趨勢，最小月平均系列中，恩施站有上升的趨勢，利川（二）站則沒有趨勢變化。

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