海河流域徒骇河上游径流变化研究

庄付磊

摘要 根据刘桥闸水文站1980—2016年的逐年实测径流资料，运用累计距平方法研究了徒骇河上游流域河流径流变化趋势，并运用Mann-Kendall非参数检验方法对其进行了研究分析。结果表明：1980—2016年徒骇河刘桥闸水文站多年平均径流量为0.97×108 m3，刘桥闸水文站上游河段多年平均径流深45.4 mm。徒骇河径流量总体呈下降趋势，但下降趋势不显著。徒骇河上游流域汛期、非汛期、全年期径流变化趋势大体一致，但也有细微差别，表明人类活动对徒骇河流域径流变化具有重要影响。

关键词 径流变化;距平累积;徒骇河上游;趋势分析

中图分类号：P343.1 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）05–0143–02

河川径流是水量平衡的基本要素，是构成水分循环的重要环节。河川径流变化研究对流域内水资源的开发利用具有重要意义。徒骇河流域作为海河流域的重要组成部分，长期以来受洪涝、干旱灾害威胁较为严重。目前，京津、河北等地区对于海河流域水文变化规律的研究较多，而位于鲁西北平原区的徒骇河上游流域水文变化规律进行系统研究的文献尚不多见[1]。近年来，随着经济社会的快速发展以及气候不断变化，该流域受旱涝等水文灾害的影响逐年增大，自然灾害风险有增大趋势。因此，加强对该流域区域的水文变化规律的深入研究迫在眉睫。

1 研究范围及概况

徒骇河流域属于海河流域，从地理位置上看，其上游河段主要位于鲁西北平原区，黄河下游北岸，流经河南、山东两省，从西南向东北呈窄长带状。干流源自聊城市莘县文明寨，流经聊城、德州、滨州3个市13个县（市、区），在沾化县与秦口河汇流后，经东风港，于暴风站入渤海。河道全长422 km，总流域面积13 902 km2。鲁西北平原区境内

5 183 km2，干流总长度169.5 km。境内河段流经处地势西南部高，东北部低，起点处莘县文明寨地面高程46.35 m（黄海高程，下同），出境处李集地面高程23.6 m，地面坡降1/7 000～1/8 000[2-4]。

2 研究方法与数据来源

2.1 数据来源

以徒骇河上游流域刘桥水文站1980—2016年的逐年逐月径流实测资料及还原的天然径流量资料为依据，研究河流径流量变化的趋势与变化特征，为流域内防汛减灾工作和水资源的合理开发利用提供科学依据。

2.2 研究方法

2.2.1 距平累积法 为更加清晰地分析径流量年代变化特征，提出“距平累积法”，即先计算每年的径流量距平，然后按年序累加，得到距平累积序列，即LPi=             ，其中，LPi为第i年的距平累积值，Ri为第i年的径流量，R为径流量序列的多年平均。

距平累积是一种普遍应用的由曲线直观判断时间序列变化趋势的方法。根据距平有正有负的特点，当累积距平曲线呈上升趋势时，表示时段内径流量为正距平，径流量偏丰;当呈下降趋势时，则表示时段内径流量为负距平，径流量偏枯。由曲线明显的上下起伏，可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化，甚至還可以诊断出发生突变的大致时间[5]。

2.2.2 Mann-Kendall非参数检验方法 由Mann和Kendall提出了一种适于时间序列趋势分析的方法，简称Mann-Kendall检验方法，许多学者应用此方法分析水文、气象要素特征值等按时间序列变化趋势。Mann-Kendall检验具有样本不需要遵循一定分布、不受少数异常值干扰、计算方便的优点[6]。

3 结果与分析

为更清晰地展示出徒骇河上游流域年径流量变化的阶段性，选择流域面积1 000 km2及以上，且河流上有本次评价径流还原站点的河流，分析代表站1980—2016年河道内实测径流量在全年、汛期和非汛期的变化情况，并与其历史天然径流量和近期下垫面条件下的天然径流量进行比较，运用距平累积法，分析导致河道内径流情势变化的原因。

3.1 径流变化

3.1.1 径流年际变化和年代际变化 径流量的年代变化是影响流域洪旱灾害及河流水资源开发利用的重要因素，变差系数（Cv）和年际极值比是衡量河流径流量年代变化的主要指标。1980—2016年徒骇河上游刘桥闸水文站多年平均径流总量 0.97×108 m3，多年平均径流深45.4 mm，年际极值比198.2，变差系数为1.18（海河流域径流平原区域不均匀性较山区大，总体上一般山区Cv<0.80，而平原区Cv>0.80）。根据多年统计资料研究，最大年径流量为4.95×108 m3（2010年），徒骇河上游多年发生断流现象，最长断流（干涸）河段为169.5 km（2002年），最长断流（干涸）天数为30 d（2002年）。从图1可以看出，1985—2008年徒骇河流域年径流量整体呈下降的趋势。徒骇河流域年径流量具有明显的年代际变化，具体到年代变化来看，徒骇河上游流域1985、1992、2010、2013均为径流量较丰的年份，其中，2010年份径流量最多，年平均径流量4.95×108 m3。

3.1.2 径流年内分配及变化 徒骇河上游流域汛期多年径流量平均为0.85×108 m3，占全年径流量的88.0%（表1）。1980—2016年汛期径流量的标准差为0.69，变差系数1.39。其中，汛期径流量极大值为4.20×108 m3（2010年）;非汛期多年径流量平均为 0.12×108 m3，占全年径流量的12.0%。1980—2016年非汛期径流量的标准差为0.09，变差系数1.07，非汛期径流量极大值为0.75×108 m3（2010年）。

3.2 徒骇河上游流域径流情势变化分析

徒骇河刘桥站实测与天然不同时段径流量除了非汛期差别比较大外，其余两个时段变化较为一致，这主要是因为非汛期引黄尾水对实测径流量影响比较大（图2、图3）。汛期和全年时段1985年之前为丰水期，1986年至1990年为枯水期，1995年至2009年径流量水量偏枯，2010年之后水量整体偏丰。这和徒骇河流域2010年和2013年降水量比较大相一致。

4 结论与讨论

通过对徒骇河刘桥闸水文站进行研究，得出以下结论：1980—2016年徒骇河刘桥闸水文站多年平均径流量为0.97×108 m3，多年平均径流深45.4 mm，徒骇河总体呈下降趋势，呈现此种情况是区域气候暖干化原因所致，但是下降的趋势不显著。徒骇河流域汛期、非汛期、全年期径流变化趋势大体一致，但是也有稍微差别。徒骇河全年期年径流量在1998、2005、2010年有较大的突变。2010年以来，径流变化总体呈增加趋势与环太平洋厄尔尼诺现象和强台风带来的降水有一定关系。除气候变化因素外，诸如流域内工农业生产、水利工程建设和城镇建设等人类活动因素引起区域土地利用方式变化，改变了流域内下垫面条件，也是流域径流变化的重要影响因素[7-9]。

总体来看，徒骇河上游流域近年来农业生产快速发展，引水灌溉事业稳步提升，但是由于农业灌溉和农业开发用水利用效率低，用水排灌渠道畅通，导致大量农灌尾水通过支流汇入徒骇河，造成徒骇河的水量增多;此外，工业生产用水量增加，导致工业废水经处理后的尾水入河排放量大;流域内城镇化进度加快，城镇地表径流增加;大量草地、林地和湿地被开垦等，以上诸多因素影响使得徒骇河上游流域地表径流量变化有增大的趋势。根据径流量变化分析结果，2010年以来徒骇河上游流域处于径流偏丰期，因此，近期应着重注意流域内降水量的增加与人类活动因素对洪水径流的影响，加大对徒骇河上游流域防洪减灾的工作力度，尽可能降低水文灾害带来的损失。

参考文献

[1] 褚健婷，夏军，许崇育，等.海河流域气象和水文降水资料对比分析及时空变异[J]. 地理学报， 2009， 64（9）： 1083-1092.

[2] 王巧平，王成建.海河流域人类活动对径流的影响分析[J]. 海河水利， 2009（1）： 4-6.

[3] 丁新民，趙铁斌，王日海，等.聊城市徒骇河马颊河可持续发展研究[J].山东水利， 2004（8）： 4-5.

[4] 张建中，王白陆.海河流域平原区降雨产流模型研究[J].技术与应用， 2013（1）： 50-53.

[5] 董立峰，李德一.徒骇河流域径流变化的趋势与突变分析[J].滨州学院学报， 2016， 32（6）： 79-85.

[6] 马良，姜广辉，左长清，等.江西省50余年来降雨侵蚀力变化的时空分布特征[J]. 农业工程学报， 2009， 25（10）： 61-68.

[7] 贾绍凤，张士锋.海河流域水资源安全评价[J]. 地理科学进展， 2003（4）： 379-387.

[8] 张文胜，蒋蓉.马颊河上游南乐站径流变化分析[J]. 水文， 2004（5）： 37-40.

[9] 张建云，王国庆，等.气候变化对水文水资源的影响研究[M]. 北京： 科学出版社， 2007.

责任编辑：黄艳飞

Variation Trend and Analysis of the Runoff on the Upstream of the Tuhai River in Haihe River Basin

ZHUANG Fu-lei （Liaocheng Water Affairs Bureau， Liaocheng， Shandong 252000）

Abstract Trend test methods， including accumulated anomaly， is respectively employed to analyze the variation trend and abruption of series measured at Tuhai River watershed. Results show that the annual runoff of Tuhai River from1980 to 2016 at Liuqiao station is 0.97×108 m3. The mean runoff depth in upstrem of Liuqiao station is 45.4 mm; Generally， the volume of runoff of Tuhai River show a downward trend， but the trend is not obvious. The trend of change about runoff on the Upstream of Tuhai River at flood season and non flood season and the whole year is coerce uniformity， but the trend have a little different. Results show that the human activities have an impact on runoff change.

Key words Runoff change; Cumulative departure; On the Upstream of Tuhai River; Trend analysis