沙河流域典型站径流特征分析

□刘 维

近几十年来，随着全球气候变化，流域的径流特征发生了明显改变，研究径流序列的变化特征有助于探寻气候变化影响下的水文演变规律，对流域水资源利用及流域发展具有巨大的现实意义。沙河流域是保定市的重要水源地，采用多种分析方法研究沙河流域水文序列的变异特征，为沙河流域水资源科学调控与管理提供科学依据与技术支撑。

1.沙河流域概况

沙河是大清河水系南支的主要支流之一,南界磁河、北与唐河为邻。发源于山西省灵邱、繁峙两县，在灵邱县西南入保定地区阜平县境，东流至王快水库。其中有胭脂河、平阳河、板峪河、鹞子河汇入。流域内有阜平水文站，王快水文站。

2.资料选取与研究方法

选取流域内阜平水文站的年径流量资料,对资料系列进行三性审查可知，年径流量系列的可靠性、一致性和代表性较好，能从一定程度上反映沙河流域总体的径流特征。采用滑动平均、累积距平对年径流进行趋势性分析，运用 Mann-Kendall、Yamamoto法对年径流的趋势变化特征进行分析。

3.径流特征分析

3.1 径流变化趋势分析

沙河上游流域阜平站年径流量变化的总趋势采用了5a滑动平均法和累积距平法进行分析。阜平水文站1960-2018年间多年平均年径流量为7.35亿m3，60年间，径流量的年际变化差异较大，年径流量最大值为1988年25.1亿m3，最小值为1984年1.43亿m3,最大值为平均值的3.4倍，为最小值的5.1倍。

从图1可以看出，阜平站年径流序列1960-2001年呈现震荡性下降趋势,2001-2018年呈现出稳定趋势。总体上来说，下降趋势比较明显。

图2阜平站年径流累积距平曲线看出，年径流量在整体明显下降的情况下，经历了3个明显变化的阶段：1959-1979年是径流增加的阶段，且该阶段径流波动十分明显且剧烈，但整体趋势表现为增加；1980-2001年是径流减少的阶段，且该阶段径流波动十分明显且剧烈，但整体趋势表现为减少；2002-2018年是径流减少的阶段，且该阶段径流平稳。

3.2 径流突变点分析

采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对沙河上游流域年径流量突变点进行分析。

图1 阜平站年径流量变化趋势

图2 阜平站累计距平曲线

图3 阜平站径流量M-K突变检测结果

图4 阜平站径流量Yamamoto突变检测结果

应用Mann-Kendall法分析阜平站年径流序列，计算统计量UFk和UBk，绘制Mann-Kendall统计量曲线见图3，由图可知：阜平站年平均径流呈现减少趋势，在80年后超过显著性水平0.05的临界线(U0.05=1.96)，也印证了阜平站年平均径流减少的趋势。同时UFk和UBk线有两个交点,分别是1971年,1979年,并且都在置信区间内,可初步认定突变开始的年份为1971年和1979年。

应用Yamamoto法分析阜平站年径流序列，分别取n1=n2=5、10年对阜平水文站年径流量序列进行突变点分析见图4，当子序列长度n1=n2=5时，年径流量序列计量RSNi在1979年和1980年超过突变临界值，发生突变。因此结合Mann-Kendall和Yamamoto的突变检测结果可知，沙河上游阜平站年径流量序列的突变年份为1979年。

4.取得结论与相关建议

在全球气候变暖背景下，经过分析沙河流域年径流分布特征，得到以下主要结论。

一是沙河流域年径流量先呈现振荡下降后表现为变化平稳阶段,但总体呈现出下降明显的趋势。

二是通过Mann-KendallYamamoto法得到的突变点不完全一致，但综合结果表明沙河流域突变点为1980年左右,且突变后径流量远远小于突变前的年径流量。沙河上游受人类活动的影响比较小，影响的主要原因考虑是降水量减少。

尽管阜平水文站是沙河流域的重要水文站，但是仅用阜平站的年径流变化特征来刻画整个沙河流域具有一定的局限性。同时径流序列突变点检测分析的方法很多，各类方法均也有其适应性及局限性。因此，对整个沙河流域的径流特征分析具有一定的局限性。