牧羊河流域出水径流年内分配格局变化研究

刘蜀鄂，雷 琳，高 雁

（云南师范大学 旅游与地理科学学院，云南 昆明650092）

1 引言

径流的总量和结构变化是揭示径流变化的两个方面，径流总量变化影响水资源利用规划，而径流结构变化主要包括径流年际分配及年内分配变化，其反映了径流的年内季节分布，有利于水利设施设计及年内农业水资源利用。各学者在黑河流域［1～2］、长江流域［3］等不同分析方法探讨了径流年内分配规律，云南境内，黄英［4］等则对径流变化受水电站的影响程度进行了分析。本文利用牧羊河干流水文站中和站1955～2010年的月径流数据对牧羊河汇入昆明市水源地松华坝水库的出水径流进行结构分析，为流域水资源分配提供合理依据。

牧羊河流域位于云南省昆明市东北，东经102°43′～102°58′，北纬25°11′～25°28′，地势由东北－中部－东南逐渐变低，海拨范围为1 980～2 760m，区域内2 000m以上的山区、半山区占总面积的99.1%。流域属山地季风气候，多年平均气温12～26℃，多年平均降雨量1 005.7mm。

2 方法概述

本文通过对径流年内分配进行分析来反映径流的结构变化特征。径流年内分配的分析方法有多种，本文将从径流年内分配不均匀性、丰枯水期、年内分配的变化幅度等方面对牧羊河径流年内分配进行分析。

2.1 年内分配的不均匀性

本文选用径流年内分配不均匀系数（Cr）来衡量径流年内分配的不均匀性［5］，其计算公式如下：

式中R（t）为年内各月径流量；R为年内月平均径流量。Cr值越大，年内各月径流量相差越悬殊，年内径流分配越不均匀。

2.2 丰枯水期

本文以《SL250－2000－水文情报预报规范》中的距平百分率公式为基础，结合牧羊河57年的多年平均径流量制定牧羊河径流的年度丰枯判定标准。其中的距平百分率（P）公式如下：

式中Ri是任一年的年径流量；R是多年平均径流量。P＞20%时径流为特丰水期；10%＜P≤20%时径流为丰水期；－10%＜P≤10%时径流为平水期；－20%＜P≤－10%时径流为枯水期；P≤－20%时径流为特枯水期。

2.3 年内分配变化幅度

径流的年内分配变化幅度会对水资源的开发利用产生影响。本文在对径流变化幅度进行分析时将采用相对变化幅度和绝对变化幅度两个指标。

3 结果分析

按照上述方法计算了每年的年内分配不均匀系数，并对其变化趋势进行一元一次线性拟合（图1）。1955～1970年的年内分配不均匀系数较大，波动幅度较小，说明这15年中牧羊河径流各月径流量相差悬殊，年内分配不均匀，但是年际间的年内分配格局大致相似。1970～1993年间曲线波动大，年际间的年内分配格局变化大，极大值出现在1983年，极小值出现在1992年。1993～2010年曲线围绕拟合线波动趋于平缓，最大与最小值之间的差值变小，年际变化有变小趋势。同时拟合方程的斜率小于0，表明牧羊河年内分配不均匀整体上逐渐变小，各月径流量间差值成减小趋势。

图1 不均匀系数拟合趋势

3.1 丰枯水期变化

根据上述划定的丰枯水期标准，将56年的数据分为11个时段，每5年为一段，最后一段有6年，分别计算时段内的距平百分率，各季节平均径流占时段内全年平均径流量的比（表1）。

表1 牧羊河年内分配特征

由表1可知：牧羊河流域在过去的56年中经历了两次丰枯变化，具有两个特丰水期高峰，分别出现在1965～1969年和1995～1999年两个时段，其中又以第一个时段较大。同时，距平百分率的逐渐变小说明年径流总量波动有逐渐变小的趋势。而年内各季度平均径流占年平均径流的比值则表明，不论年径流量的丰枯情况如何，该流域的径流量年内分配情况基本一致。每年的1～3月，此时流域内气温低，降雨少，径流量占年平均的7%。平均每年4～6月径流量占年总量的11%，这主要是由于这一季度虽然温度升高，但是气候干旱，降雨少。夏半年的夏秋季节降雨多且集中，这个时段的径流占全年的72%，这也表明牧羊河径流的补给主要依靠降雨。因此，牧羊河流域的径流补充时间主要分布于每年的6～12月。

3.2 年内分配变化幅度

将年内分配的相对变化幅度和绝对变化幅度也按5年一期分为11个时段，进行均值统计（表1）。从表1中可以看出相对变幅在1955～1959年段最大，达到了68.58。然后随着时间的推移，其相对变化幅度逐渐变小，并在2005～2010年降到最小值12.46。这充分说明牧羊河在56年的研究时段内，径流年内最大值和最小值在逐渐接近，径流年内分配在趋于均匀。绝对变化幅度则表现出了随时段丰枯程度变化的规律，丰水期时绝对变化幅度大，枯水期则变小。这反映出年径流丰枯程度即年径流量的多少受到年最大月径流量的一定影响。

4 结语

1955～2010年这56年间牧羊河出水径流呈现如下变化规律：牧羊河年内分配不均匀整体上逐渐变小，各月径流量间差值成减小趋势；牧羊河流域的径流补充时间主要分布于每年的6～12月，且在56年间经历了两个径流丰枯周期变化；牧羊河径流的年内相对变化幅度整体成减缓趋势，绝对变化幅度则随时段丰枯程度变化。

［1］郭巧玲，杨云松，畅祥生，等.1957～2008年黑河流域径流年内分配变化［J］.地理科学进展，2011，30（5）：550～556.

［2］马正耀.黑河径流年内分配格局变化趋势研究［J］.水文，2011，31（4）：92～96.

［3］王灵军，燕华云.长江源区径流年内分配时程变化影响因子分析［J］.水资源与水工程学报，2011，22（1）：174～176.

［4］黄 英，刘新有.水电开发对河流水沙年内分配的影响分析方法［J］.水科学进展，2010，21（3）：385～391.

［5］郑红星，刘昌明.黄河源区径流年内分配变化规律分析［J］.地理科学进展，2003，33（6）：585～591.