1969—2015年池河流域径流变化趋势分析

赵可滨

摘要：根据明光水文站1969-2015年的实测径流资料，应用距平百分率法、线性趋势线法、滑动平均法和R/S分析等多种方法，分析池河流域径流的变化规律。结果显示：池河流域径流存在不显著的递减趋势，同时其递减趋势具有一定的反持续性。

Abstract： According to the measured runoff data of Mingguang hydrological station in 1969-2015， various methods of anomaly method， linear trend method， moving average method and R/S analysis have been used to analyze the change regulation of Pool River Basin runoff. The results showed that there is no significant decreasing trend in the runoff of Pool River Basin， and the decreasing trend has a certain anti-persistent.

关键词：径流量；趋势分析；R/S

Key words： runoff；trend analysis；R/S

中图分类号：P333 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0220-03

0 引言

池河发源于安徽省定远县西北大金山东麓，至明光市境内洪山头，长度245km，流域面积5015km2。流域内河流湖泊众多，有女山湖、七里湖、蔡桥河、马桥河、永宁河、南沙河等。该区属江淮分水岭，大部分海拔在300m以下的低山丘陵，山势较低，地面坡度大，天然植被一般，水土流失较为严重。域内人口密集，交通便利，社会经济繁荣，尤其农林渔业发达。矿产和旅游资源丰富，自然、人文景观具佳。池河流域重要控制站为明光水文站，属国家一类精度水文站，位于安徽省明光市境内。该站为流域防汛机构提供防汛抗旱减灾决策、水利工程管理和规划、水资源管理等数据依据和技术支撑，为区域水环境监测、防汛抗旱和水土流失等提供技术服务发挥了明显作用。因此研究该站的年径流量变化趋势对该流域的防汛抗旱和社会经济发展具有重要意义。

1 研究区内概况

池河是淮河中游右岸的最后一条支流，是滁州市境内最大的淮河支流。池河流域属北温带向北亚热带过渡的气候类型，四季雨量分布不均，时有旱、涝灾害，径流量年际变化较大，多年平均降水量924.7mm，多年平均蒸发量1002.7mm，多年平均径流量为6.67×108m3。

2 研究方法

本文采用池河流域明光水文站1969-2015年的年径流量资料[1]，分析池河流域径流的长期变化趋势。利用距平百分率分析径流量的年际变化程度及其变化的波动性，采用线性趋势线法、滑动平均法定性地分析径流量的年际变化趋势。同时应用R/S分析法来分析径流时间序列前后数据之间的相互关联作用与径流序列变化趋势的持续性[2]。

2.1 距平百分率

径流量距平百分率（Pa）指某時段的径流量与常年同期气候平均径流量之差占常年同期气候平均径流量的百分率。径流距平百分率反映了某一年径流量与多年平均状态的偏离程度，能体现径流量年际变化的程度及其变化过程的波动性。

2.2 线性趋势线法

线性趋势法是运用最小平方法进行预测，用直线斜率来表示增长趋势的一种外推预测方法。线性趋势线法假定径流序列以恒定速率增加或减少。

2.3 滑动平均法

滑动平均法相当于低通滤波器，用确定时间序列的平滑值来显示变化趋势。

经过滑动平均后，序列中短于滑动长度的周期被消弱，体现出变化趋势。单经过这种滑动平均后的新序列比原径流序列短，两端的信息不能体现。

2.4 R/S分析法

R/S分析法的基本思想是改变样本序列的时间尺度，研究其在不同尺度范围内的统计规律，从而进行大小时间尺度间的相互转换[4]。该方法能从分形时间序列中区分出随机序列和非随机序列，为径流量时序的复杂性演变提供一种有效的科学趋势预测方法。根据Hurst指数的大小，可以判断该时间序列是完全随机的或存在趋势性成分，趋势性成分表现为持续性或反持续性[5]。

3 径流量变化趋势

采用年际距平百分率Pa分析径流的年际波动情况，明光站年平均径流量的距平图见图1。由图1可知，池河流域径流年际间呈现一定的波动性，多年平均距平百分率为±60%，多维持在±100%之间，最大值为305%，径流量主要在偏丰、平水和偏枯之间变化[7]。1975年之前，径流量丰枯年份间隔出现，但丰水年径流量丰富，而1976-1979年为枯水期。1979-1990年，该区域为平水年，但自1991年以后，虽有个别年份水量丰富，但从其整体变化过程看，池河流域径流量呈递减趋势。

根据径流量线性趋势（见图2），1969-2015年池河流域平均径流量呈递减趋势，从趋势线的变化斜率来看，递减的幅度不大，为每十年递减0.667亿m3。

由5年、10年滑动平均曲线（图3）可知，明光站径流量呈波动下降趋势，与线性趋势线法的分析结果一致。随滑动时间长度的增加，径流量曲线更加平缓。从图3还可以看出，1979年之前径流量呈递减趋势；1980-1993年滑动曲线较为平缓，稳中有升；自1994年出现明显下降后，并进入平缓阶段的枯水期。

对明光站实测的年径流量序列进行R/S分析，结果见图4，明光站的Hurst指数为0.4335，小于0.5，但接近0.5，表明年径流序列具有一定的反持续性，即池河流域的径流在未来一段时间内仍具有递减趋势，但径流量减少趋势不显著。

4 结论

年径流量变化是气候，自然地理和人为等多种因素共同影响的结果。池河流域面积辽阔，虽然上游河沟渠道密布，但是拦蓄调节水量能力一般。该流域年降水量属于较丰沛地区，近年来极端暴雨等灾害天气频发，仍会突发洪涝灾害，地区防汛形势依然严峻。池河流域上游水库、水闸等水利工程众多，平水和枯水年份池河来水量减小；流域内社会经济较繁荣，农林水渔等传统用水行业发达，近年来，该区域工业发展迅速，用水需求量快速增加。

本次分析运用了距平百分率、线性趋势法和滑动平均法等水文统计方法，通过对池河流域明光水文站（1969-2015年）共47年的实测径流资料进行分析，该流域径流量呈现出年际分布不均匀，距平百分率基本分布在±100%之间，径流量在偏丰、平水和偏枯之间交替变化。该流域年际径流量变化出现一致的递减趋势，虽然表现出一定的波动性，池河径流量仍呈下降趋势，但其下降趋势并不显著，并具有一定的反持续性。

参考文献：

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