1969—2015年池河流域徑流變化趨勢分析

趙可濱

摘要：根據(jù)明光水文站1969-2015年的實測徑流資料，應(yīng)用距平百分率法、線性趨勢線法、滑動平均法和R/S分析等多種方法，分析池河流域徑流的變化規(guī)律。結(jié)果顯示：池河流域徑流存在不顯著的遞減趨勢，同時其遞減趨勢具有一定的反持續(xù)性。

Abstract： According to the measured runoff data of Mingguang hydrological station in 1969-2015， various methods of anomaly method， linear trend method， moving average method and R/S analysis have been used to analyze the change regulation of Pool River Basin runoff. The results showed that there is no significant decreasing trend in the runoff of Pool River Basin， and the decreasing trend has a certain anti-persistent.

關(guān)鍵詞：徑流量；趨勢分析；R/S

Key words： runoff；trend analysis；R/S

中圖分類號：P333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0220-03

0 引言

池河發(fā)源于安徽省定遠(yuǎn)縣西北大金山東麓，至明光市境內(nèi)洪山頭，長度245km，流域面積5015km2。流域內(nèi)河流湖泊眾多，有女山湖、七里湖、蔡橋河、馬橋河、永寧河、南沙河等。該區(qū)屬江淮分水嶺，大部分海拔在300m以下的低山丘陵，山勢較低，地面坡度大，天然植被一般，水土流失較為嚴(yán)重。域內(nèi)人口密集，交通便利，社會經(jīng)濟繁榮，尤其農(nóng)林漁業(yè)發(fā)達(dá)。礦產(chǎn)和旅游資源豐富，自然、人文景觀具佳。池河流域重要控制站為明光水文站，屬國家一類精度水文站，位于安徽省明光市境內(nèi)。該站為流域防汛機構(gòu)提供防汛抗旱減災(zāi)決策、水利工程管理和規(guī)劃、水資源管理等數(shù)據(jù)依據(jù)和技術(shù)支撐，為區(qū)域水環(huán)境監(jiān)測、防汛抗旱和水土流失等提供技術(shù)服務(wù)發(fā)揮了明顯作用。因此研究該站的年徑流量變化趨勢對該流域的防汛抗旱和社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

1 研究區(qū)內(nèi)概況

池河是淮河中游右岸的最后一條支流，是滁州市境內(nèi)最大的淮河支流。池河流域?qū)俦睖貛虮眮啛釒н^渡的氣候類型，四季雨量分布不均，時有旱、澇災(zāi)害，徑流量年際變化較大，多年平均降水量924.7mm，多年平均蒸發(fā)量1002.7mm，多年平均徑流量為6.67×108m3。

2 研究方法

本文采用池河流域明光水文站1969-2015年的年徑流量資料[1]，分析池河流域徑流的長期變化趨勢。利用距平百分率分析徑流量的年際變化程度及其變化的波動性，采用線性趨勢線法、滑動平均法定性地分析徑流量的年際變化趨勢。同時應(yīng)用R/S分析法來分析徑流時間序列前后數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)聯(lián)作用與徑流序列變化趨勢的持續(xù)性[2]。

2.1 距平百分率

徑流量距平百分率（Pa）指某時段的徑流量與常年同期氣候平均徑流量之差占常年同期氣候平均徑流量的百分率。徑流距平百分率反映了某一年徑流量與多年平均狀態(tài)的偏離程度，能體現(xiàn)徑流量年際變化的程度及其變化過程的波動性。

2.2 線性趨勢線法

線性趨勢法是運用最小平方法進(jìn)行預(yù)測，用直線斜率來表示增長趨勢的一種外推預(yù)測方法。線性趨勢線法假定徑流序列以恒定速率增加或減少。

2.3 滑動平均法

滑動平均法相當(dāng)于低通濾波器，用確定時間序列的平滑值來顯示變化趨勢。

經(jīng)過滑動平均后，序列中短于滑動長度的周期被消弱，體現(xiàn)出變化趨勢。單經(jīng)過這種滑動平均后的新序列比原徑流序列短，兩端的信息不能體現(xiàn)。

2.4 R/S分析法

R/S分析法的基本思想是改變樣本序列的時間尺度，研究其在不同尺度范圍內(nèi)的統(tǒng)計規(guī)律，從而進(jìn)行大小時間尺度間的相互轉(zhuǎn)換[4]。該方法能從分形時間序列中區(qū)分出隨機序列和非隨機序列，為徑流量時序的復(fù)雜性演變提供一種有效的科學(xué)趨勢預(yù)測方法。根據(jù)Hurst指數(shù)的大小，可以判斷該時間序列是完全隨機的或存在趨勢性成分，趨勢性成分表現(xiàn)為持續(xù)性或反持續(xù)性[5]。

3 徑流量變化趨勢

采用年際距平百分率Pa分析徑流的年際波動情況，明光站年平均徑流量的距平圖見圖1。由圖1可知，池河流域徑流年際間呈現(xiàn)一定的波動性，多年平均距平百分率為±60%，多維持在±100%之間，最大值為305%，徑流量主要在偏豐、平水和偏枯之間變化[7]。1975年之前，徑流量豐枯年份間隔出現(xiàn)，但豐水年徑流量豐富，而1976-1979年為枯水期。1979-1990年，該區(qū)域為平水年，但自1991年以后，雖有個別年份水量豐富，但從其整體變化過程看，池河流域徑流量呈遞減趨勢。

根據(jù)徑流量線性趨勢（見圖2），1969-2015年池河流域平均徑流量呈遞減趨勢，從趨勢線的變化斜率來看，遞減的幅度不大，為每十年遞減0.667億m3。

由5年、10年滑動平均曲線（圖3）可知，明光站徑流量呈波動下降趨勢，與線性趨勢線法的分析結(jié)果一致。隨滑動時間長度的增加，徑流量曲線更加平緩。從圖3還可以看出，1979年之前徑流量呈遞減趨勢；1980-1993年滑動曲線較為平緩，穩(wěn)中有升；自1994年出現(xiàn)明顯下降后，并進(jìn)入平緩階段的枯水期。

對明光站實測的年徑流量序列進(jìn)行R/S分析，結(jié)果見圖4，明光站的Hurst指數(shù)為0.4335，小于0.5，但接近0.5，表明年徑流序列具有一定的反持續(xù)性，即池河流域的徑流在未來一段時間內(nèi)仍具有遞減趨勢，但徑流量減少趨勢不顯著。

4 結(jié)論

年徑流量變化是氣候，自然地理和人為等多種因素共同影響的結(jié)果。池河流域面積遼闊，雖然上游河溝渠道密布，但是攔蓄調(diào)節(jié)水量能力一般。該流域年降水量屬于較豐沛地區(qū)，近年來極端暴雨等災(zāi)害天氣頻發(fā)，仍會突發(fā)洪澇災(zāi)害，地區(qū)防汛形勢依然嚴(yán)峻。池河流域上游水庫、水閘等水利工程眾多，平水和枯水年份池河來水量減?。涣饔騼?nèi)社會經(jīng)濟較繁榮，農(nóng)林水漁等傳統(tǒng)用水行業(yè)發(fā)達(dá)，近年來，該區(qū)域工業(yè)發(fā)展迅速，用水需求量快速增加。

本次分析運用了距平百分率、線性趨勢法和滑動平均法等水文統(tǒng)計方法，通過對池河流域明光水文站（1969-2015年）共47年的實測徑流資料進(jìn)行分析，該流域徑流量呈現(xiàn)出年際分布不均勻，距平百分率基本分布在±100%之間，徑流量在偏豐、平水和偏枯之間交替變化。該流域年際徑流量變化出現(xiàn)一致的遞減趨勢，雖然表現(xiàn)出一定的波動性，池河徑流量仍呈下降趨勢，但其下降趨勢并不顯著，并具有一定的反持續(xù)性。

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