长江入海流量趋势及大通—徐六泾流量关系探讨

夏雪瑾　徐健　冯文静　李琦

摘要：为掌握长江入海流量及其变化趋势，采用Mann-Kendall检验等方法研究大通站1978-2014年流量变化趋势；并根据大通站和徐六泾站1997-2014年流量，探讨两站流量间关系。研究表明：大通年均流量有增加趋势，但趋势不显著，其中1月和2月月均流量显著性增加，10月显著性减小；大通与徐六泾年均流量和月均流量过程基本一致，大通年径流量基本能代表长江河口入海年径流量；徐六泾、大通站汛期和非汛期流量显著性相关，所得回归方程可初步用于流量预测。

关键词：长江入海流量；非参数Mann-KendaU检验；突变；相关分析

中图分类号：U618 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2016）06-0071-03

长江口集中了陈行、青草沙、东风西沙三个饮用水水源地，供应原水占全市原水供水比例的70%以上，是保障上海城市供水安全的重要水源地。但长江口咸淡水交汇，淡水资源利用易受咸潮入侵和河口水质的影响。人海径流变化是影响咸潮入侵和长江口水质的重要因素，研究长江人海流量的变化对保障上海水安全具有十分重要的实际意义。为此，本文收集了大通、徐六泾站流量资料，对以下两个问题进行分析和探讨：①从多年尺度看，长江人海流量的变化趋势；②大通流量与徐六泾流量能否建立相关关系。

1.长江入海流量变化趋势

1.1长江入海流量变化趋势检验

大通站处于长江的潮区界，该站的流量通常作为长江下游和长江口治理开发的基础依据和控制指标，也是上游来水量的直接体现。本文收集1978-2014年大通站流量资料，采用Mann-Kendall趋势检验法对大通流量的变化趋势进行分析，具体结果见.图1。

M-K法最初由Mann和Kendall提出，用于检验时间序列是否存在趋势性，目前广泛用于分析降水、径流、水质和气候等要素的时间序列趋势变化。M-K法计算得到的为Kendall秩次相关系数，表示序列呈增加趋势，则为减少趋势；越大，表明变化趋势越显著，时表示通过显著水平的趋势检验。由图1可知，大通年平均流量从1978年至2014年有减少趋势，但减少趋势不显著；大通月均流量1978年至2014年呈增加趋势的月份比呈减少趋势的月份多，其中1月和2月大通月均流量显著性增加，10月大通月均流量显著性减小。

为了解趋势变化显著的1-2月和10月大通流量趋势形成的演变过程和突变年份，采用VB实现M-K突变分析，其结果见图2。图中UF和UB两条曲线在临界线之间的交点所对应的时刻就是突变开始的时间。

由图2可知，1月份大通突变的时间出现在1988-1989年之间，2月份大通突变的时间出现在1981-1982年、1985-1986年和1988-1989年之间，10月份大通突变的时间出现在1997年和2001-2002年之间。对Mann-Kendall检验法初步识别的突变点进行滑动T检验，进一步复核突变点的准确性，结果见表1。

由表1可知，1月份和2月份大通突变的时间出现在1987-1988年之间，10月份大通突变的时间出现在2001-2003年之间。

1.2大通径流变化原因分析

大通径流量的变化主要受气候变化和人类活动的影响。根据对近60年来气候变化和长江流域径流量变化的分析可知，径流量变化受到人类活动的影响远远大于其受气候变化的影响。长江上游修建的大量水库均为季节性调节水库，对大通水文站年径流量影响不明显，但对大通站年内径流量分配影响比较明显，这可能是大通水文站10月径流量显著减小、1-2月径流量显著增加的重要原因。

根据长江流域及西南诸河水资源公报，长江流域大中型水库2000年末蓄水总量699.4亿，大通10月月均径流量为38748m3/s；2003年大中型水库年末蓄水量比2000年多了119亿（增加了近17%），大通10月月均径流量为31658 m3/s（减少了18.3%）；这可能是10月大通径流量2001-2003年突变减少的主要原因之一。

2.大通、徐六泾流量关系

大通水文站（长江干流最下游），距河口（徐六泾）约513km，其间虽无大的支流汇人，但两岸有不少的引水排涝工程，随着社会经济的高速发展，大通至徐六泾段两岸水资源消耗与需求急剧增长，引排水量不断增加，加之跨流域调水，长江河口段的实际人海流量与大通流量有所差异。上海市通常意义的长江口指徐六泾以下的河口，徐六泾流量才是真实的人海通量，探讨长江的实际人海流量与大通流量的相互关系可掌握长江的实际人海流量，为进入长江口的水量、沙量和污染物通量提供了可靠、准确的基础资料。本文通过收集1997-2014年大通站及徐六泾近年来的流量整编资料，研究探讨大通流量——徐六泾流量间的关系。

2.1大通与徐六泾年径流量过程及其分析

据1997-2014年实测资料统计分析，大通与徐六泾的年径流量过程基本一致，径流量变化虽有一定的震荡，但没有出现趋势性变化；大通站年均径流量为8810亿m3，徐六泾站为8959亿m3，徐六泾站的年径流量比大通站大1.7%，大通站年径流量基本能代表长江河口人海年径流量。大通和徐六泾站年流量过程见图3。

2.2大通与徐六泾月流量过程及其分析

徐六泾与大通的月均流量过程见图4。徐六泾与大通的月均流量过程基本一致，水量年内分配不均，均有较明显的洪枯季变化，从5月份开始逐渐增大，至7月达到最大（占全年的14%），10月以后显见减小，至次年1月出现最低值（占全年的4%）。徐六泾与大通月均流量差值较小，徐六泾月均流量比大通月均流量最多高2687 m3/s（9月），增加了6.4%；最多低188m3/s（5月），减少了0.6%；除5月外，其他各月徐六泾月均流量均大于大通月均流量。

根据对大通和徐六泾站1997-2014年各月月均流量的统计及对比，区间引排水等可能对徐六泾月均流量有一定的影响，但相对于徐六泾站流量，其调节能力不大，大通站流量是影响徐六泾站流量的主要因素之一。

对大通站和徐六泾站1997-2013年汛期（5～9月）和非汛期（10月至翌年4月）流量进行Pearson相关洼分析，大通站和徐六泾站非汛期流量显著性相关（p<0.01）；大通站和徐六泾站汛期流量显著性相关（p<0.01）。

采用1997-2013年的大通和徐六泾站汛期和非汛期流量，以徐六泾流量为因变量y，大通流量为自变量x，进行一元线性回归分析。回归分析结果见图5。非汛期大通站和徐六泾站流量回归方程为，汛期大通站和徐六泾站流量回归方程为。

采用2014年大通和徐六泾站实测月均流量对两个回归方程进行误差分析。误差分析结果见表2。

预测的2014年徐六泾非汛期流量和汛期流量均比实测值偏大，相对误差分别为2.04%和1.44%；建立的回归方程可为初步的流量预测提供支撑。为更好地建立两站的流量关系，今后还需综合考虑区间引排水量、降雨等因素的影响。

3.小结

（1）采用Mann-Kendall趋势检验法分析，大通年平均流量从1978年至今有增加趋势，但增加趋势不显著；大通月均流量从1978年至今呈增加趋势的月份比呈减少趋势的月份多，其中1月和2月大通月均流量显著性增加，10月大通月均流量显著性减小；1月和2月大通突变的时间出现在1987-1988年之间，10月大通突变的时间出现在2001-2003年之间；水库的季节性调节是大通水文站10月径流量显著减小、1-2月径流量显著增加的重要原因之一。

（2）据1997-2014年实测资料统计分析，大通与徐六泾的年均流量过程和月均流量过程基本一致；徐六泾站的年径流量比大通站大1.7%，大通站年径流量基本能代表长江河口人海年径流量。

（3）徐六泾、大通流量间存在一定的相关关系。对1997-2014年大通站和徐六泾站汛期（5-9月）和非汛期（10月至翌年4月）各月的月均流量进行Pearson相关性分析，两站非汛期和汛期流量显著性相关；分别建立了非汛期和汛期线性回归方程，可为初步的流量预测提供支撑；为更好地建立两站的流量关系，今后还需综合考虑区间引排水量、降雨等因素的影响。