小凌河降雨径流变化特征分析

2014-07-05 12:27陈立新何丽娟
黑龙江水利科技 2014年4期
关键词:窑口历时年际

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.

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