武安市近55年降雨径流变化趋势分析

□李 柯 柳金杰

随着武安市经济迅猛发展，对水资源利用量也不断加大，而该地区水资源量在连年减少，通过Mann-Kendall检验法和趋势线法可以较好的揭示该区域内天然降水量和径流量未来的变化趋势，为该地区的水资源配置提供参考。

1.概况

武安地区总体地势西高东低，四面环山，中部丘陵，其间呈现盆地景观，全区水资源补给基本靠大气降水，又无过境河流，空间相对比较独立，故此次选择武安地区作为研究对象。武安市位于邯郸市城区的西侧，属河北省管辖的扩权县级市，地理位置在东经113°45′～114°22′，北纬 36°30′～37°02′之间。区域北部与沙河市、邢台县毗邻，南部与峰峰矿区、磁县接壤，东部与永年县、邯郸县相连，西部与涉县及山西省左权县以太行山为界。市境东西宽55km，南北长56km，土地面积约1806km2。武安市地处太行山东麓，大地构造属太行隆起与华北沉降带的过渡带，地貌类型有中低山区、丘陵区、盆地及漫滩阶地。区域内主要有子牙河和漳卫南运河两大水系。子牙河水系包括北洺河、南洺河、淤泥河、牤牛河和马会河，都属于滏阳河的支流；漳卫南运河水系包含部分漳河流域在武安的支沟，该地区河流均为季节性河流，除北洺河与南洺河上游有基流外，其余河流在丰水年非汛期的大部分时间内及枯水年全年河流干涸。

2.区域内降水量与径流量分析

2.1 Mann-Kendall检验法介绍

Mann-Kendall检验法是世界气象组织推荐并已广泛使用的非参数检验方法，它可以分析降水、径流、气温和水质等要素的时间序列变化趋势。Mann-Kendall检验无需样本服从一定的分布，也不受个别异常值的干扰影响，非常适用于水文非正态分布数据，且计算简便。在Mann-Kendall检验中，原假设H0为时间序列数据(x1-xn)，是n个独立的、同分布的随机变量样本；假设H1是双边检验，对于所有的 k，j≤n，且k≠j，xk和xj的分布是不相同的，检验的统计变量S计算如下式：

s为正态分布，其均值为0，方差var（s）=n(n-1)(2n+5)/18。 当 n≥10 时，标准的正态统计变量通过下式计算：

这样，在双边的趋势检验中，在给定的a置信水平上，如果z≥z1-a/2，则原假设是不可接受的，即在a置信水平上，时间序列数据存在明显的上升或下降趋势；当z﹤z1-a/2时，接受原假设，即趋势不显著。

2.2 降雨量变化趋势分析

根据武安地区1958年～2012年有连续纪录的车谷、马店头、贺进、阳邑、徘徊、武安这6个雨量站的实测资料。分别采用趋势线和Mann-Kendall检验法对比检验降水量突变情况在时间序列中的趋势。

图1为武安市境内6个雨量站1958年～2012年平均降水量变化图，可以看出降水量的变化趋势线呈不明显的下降趋势，而用m-k检验法检验，置信水平0.95，无明显趋势，接受原假设。

2.3 径流量变化趋势分析

图1 武安市年平均降水量趋势线图

图2 武安市1958-2012年径流量趋势线图

图3 武安市1971-2012年径流量趋势线图

由于武安市大多区域为岩溶发育区，且境内除口上、车谷、大洺远3座中型水库有水文观测资料外，其他河流无水文控制站。故选用市境内的口上、车谷、大洺远3处中型水库控制站实测资料进行计算。如图2趋势线可以看出，径流量有较明显的上升趋势，与实际情况不符。调查分析其原因，是由于1970年后人类活动影响显著，各种水利工程及矿山开采兴建和开采，导致1970年以后的实测资料已经不能代表天然径流量。为了更好地反映现状及未来来水情势，现采用1971年～2012年径流系列分析成果。

1970年以前天然径流量受人类活动影响较小，而为了更好代表现状来水情况，本次地表水资源量评价对1956年～2008年和1980年～2008年两种径流系列分别进行了分析计算。为了更好反映现状及未来来水情况势，采用1980年～2008年径流系列分析成果，见图3。用m-k检验法检验，置信水平0.95，呈下降趋势，突变点发生在1990年。

3.结论

一是由以上分析结果证明，m-k方法能较好揭示降水量及径流量序列未来的趋势特征。二是大气降雨量是直接影响径流量变化的主要原因之一，降水量不变的情况下，综合考虑因起该地区径流量的减少主要原因为人类活动，主要表现在：河道外引用消耗的水量不断增加，造成河川的径流量不断减少，生态环境、基础设施建设和工农业生产建设改变了流域内下垫面产流条件，包括地面土壤、植被、水面等众多因素，导致蒸发、入渗、径流等水平衡各要素发生了变化，从而造成了区域内径流量不断减少，特别是市域内新建有了许多的大、中型采矿、冶炼等企业，大量开采地下水和外排矿井疏干水，造成局部地下水位持续不断下降，以致于地表径流急剧衰减。□