小凌河降雨径流变化特征分析

陈立新，何丽娟

(辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺113000)

1 流域概况

小凌河位于辽宁省西部，发源于朝阳县的助安喀喇山，自西北向东南流经朝阳、连山、凌海、锦州等市、县(区)，于凌海市娘娘宫乡南注入渤海。干流河长206 km，流域面积5 153 km2，缸窑口水文站位于河流中游，控制流域面积2 251 km2，占整个流域的43.7%。选取缸窑口水文站1963—2011年的降雨径流资料分析变化特征[1]。

2 年际变化特征

2.1 特征值计算

水文随机变量的年际变化特征用变差系数Cv以及年际极值比来表示公式为:

式中:Cv为变差系数;xi为水文要素值;为均值;n为系列长度。

一个地区的水文要素的相对变化程度与Cv值相对应，年际变化越剧烈，Cv值越大;年际没有变化时，Cv值为0。对缸窑口水文站1963—2011年的降水、径流量进行统计分析发现:年降水量的极值比3.2，年降水量的值为0.27，说明该地区降水量年际变化不大。年径流量的极值比59.4，年径流的Cv为1.03，说明该地区径流年际变化剧烈[2]。详见图1。

图1 降水量距平过程线图

2.2 持续性分析

按距平百分率划分水文要素值的丰枯等级的标准见表1。

表1 水文要素丰枯等级划分标准表

经分析计算，缸窑口水文站49 a降水量情况:丰水年10 a，偏丰年2 a，平水年19 a，偏枯水年为9 a，枯水年9 a;≥均值有20 a，＜均值有29 a;丰水时段历时短，一般 1 ～3 a;枯水时段历时较长，有 1、2、4、6、7 a。

缸窑口水文站49 a径流情况:丰水年10 a，偏丰年1 a，平水年7 a，偏枯水年为3 a，枯水年28 a;≥均值有13 a，＜均值有36 a。丰水时段历时短，一般1～3 a;枯水时段历时长，有 1、2、5、7、8、12 a。

图2 径流距平百分率过程线图

2.3 变化趋势分析

2.3.1 定性分析变化趋势

累积滤波器是定性趋势分析的有力工具，计算公式为:

式中:S为统计值;P为时间序列值;n为序列长度，n'=1，2，3，…，n;为时间序列的平均值。

降水量、年径流的S曲线如图3所示。可以看出:降水量、径流量的年际变化具有波动性，降水量的波动性小于径流量;降水量的变化趋势不明显，年径流总体上呈下降趋势[3]。

2.3.2 定量分析变化趋势

定量分析水文时间序列值用Kendall秩次相关检验。相关检验的做法是:对序列 x1，x2，…，xn，进行双重循环，外循环变量i=1 to n－1，内循环变量j=i+1 to n，统计xi＜xj出现的个数Pi，则有:

式中:统计量U为Kendall秩次相关系数，当n值较大时，U收敛于N(0，1)，对应显著性水平α的临界值Uα/2可查正态分布概率表得到(例如U0.01/2=2.58)。其相关系数与对应趋势见表2。

图3 降水、径流S曲线图

表2 Kendall秩次相关系数对应趋势表

缸窑口水文站年降水量系列的U值为－0.14，表明降水量系列存在减少趋势，趋势不明显[4]。

径流量系列的U值为－1.72，表明年径流量系列存在减少趋势，趋势不明显。径流量系列的减少趋势大于降水量系列[5]。

3 结论

1)降水量的变化特征:年际变化比较剧烈，Cv值0.27，极值比1.3;丰水期历时短，一般1、2、3 a，而枯水期历时长，有 1、2、4、6、7 a;年降水量呈现下降趋势，但不明显，U=－0.14;49 a资料中，≥均值有20 a，＜均值有29 a。

2)径流量的变化特征:年际变化剧烈，Cv值1.03，极值比 59.4;丰水期历时短，一般 1、2、3 a，而枯水期历时长，有 1、2、5、7、8、12 a;年径流呈现减少趋势，比较明显，U= －1.72;49 a资料中，≥均值有13 a，＜均值有36 a。

3)降水、径流均是减少趋势，径流量的减少的趋势大于降水量的减少趋势。

[1]丁晶，邓育仁.随机水文学[M].四川:成都科技大学出版社，1988:33－37.

[2]任全志，王金宽，朱晓凯.大凌河流域径流变化特征及动因分析[J].水土保持应用技术，2009(03):25－28.

[3]曹明亮，张弛，周惠成，等.丰满上游流域人类活动影响下的降雨径流变化趋势分析[J].水文，2008，28(05):86－89.

[4]石教智，陈晓宏，吴甜.东江流域降雨径流变化趋势及其原因分析[J].水电能源科学，2005，23(05):8－10.

[5]王建莹，王双银，杨会龙，等.石头河流域降雨径流变化特征研究[J].干旱地区农业研究，2011，29(06):179－183.