玉溪绿汁江流域降水径流变化趋势特征分析

2020-03-12谷桂华李能吴献花

玉溪师范学院学报 2020年6期

谷桂华，李能，吴献花

(1.云南省水文水资源局玉溪分局，云南玉溪 653100；2.玉溪师范学院高原湖泊生态环境保护重点实验室，云南玉溪 653100)

绿汁江流域地处滇中岩溶高原湖盆区，位于云南省楚雄市禄丰县、双柏县和玉溪市易门县、峨山县、新平县境内.河源段称为西河，出禄丰坝子后称星宿江，流经易门县绿汁镇后称禄汁江.流域西部为哀牢山，干流全长325 km，总面积8 573 km2，其中玉溪市境内干流长168.3 km，流域面积2 573.8 km2.流域内复杂的地貌形态造成气候类型多样，其中以亚热带高原季风气候为主.作为云南省热区资源最为丰富的地区之一，红河谷——绿汁江流域具有光热资源丰富、生态污染小、民族文化多样、土地可开发潜力大等优势.通过对绿汁江流域1960～2016年降水和径流变化特征进行分析，成果可为绿汁江流域水资源开发利用、水资源科学管理调配和绿汁江热区经济带建设提供基础参考.

1 数据和方法

1.1 数据

选用绿汁江干流鸦勒水文站1960～2016年天然径流数据，分析流域内径流变化趋势；选用该流域玉溪境内易门站和鸦勒雨量站1960～2016年逐月降水数据，分析流域降水变化特征.其中，鸦勒水文站1976～1989年径流数据由上游江边站同期数据经面积比拟法插补得到、1976～1979降水由周边雨量站同期数据建立相关关系插补得到；流域平均降水量由代表站雨量用算术平均法计算得到.所选用和插补计算数据系列成果经分析考证，均具有可靠性、代表性和一致性，可供分析使用.

1.2 方法

回归分析法和滑动平均法回归分析是水文统计学中常用的一种方法，主要包含线性回归和非线性回归.线性回归又可分为一元线性回归和多元线性回归[1].一元线性回归法研究某一变量随时间的变化趋势[2]，建立y=bx+a，y为依赖x的变化而变化的某一变量；a、b为回归方程的截距和斜率，根据斜率的正负可以得知某变量的变化趋势(若b>0,则当前系列为增加趋势；反之为减小趋势).

滑动平均法又称移动平均法[3]，即沿着全长N个数据，逐个地取相邻的2n+1个数据进行算术平均，其值作为滑动平均值.其具体的计算公式如下:

(1)

运用此方法可以很好地消除系列数据的不稳定波动，显示出序列变化的平稳性.

本文采用一元线性回归分析法和5年滑动平均(即n=5)对绿汁江流域年径流和年、季降水序列进行趋势分析.

Mann-Kendall法Mann-Kendall法(简称M-K法)，是用来评估气候要素时间序列趋势的检验方法,以适用范围广、人为性少、定量化程度高而著称[4].

对时间序列x1,x2,…，xn(n为样本数)，所有对偶观测值(xi,xj,j>i)中xi

(2)

式中:

τ为Kendall秩统计量；

U为Kendall秩次相关系数；

P为系列中所有对偶观测值(xi,xj,i

①对于无趋势的序列E(P)=n(n-1)/4；

②当P

③当P>E(P)时表示序列可能有上升趋势；

④当n增加时，统计量Kendall秩次相关系数U很快收敛于标准正态分布.

给定显著水平ɑ，其检验临界值为Uɑ/2.当|U|>Ua/2，序列趋势显著；当|U|

累积距平法利用下式来表示序列的累积距平[6]：

(3)

(4)

其主要思想是判断离散数据对其均值的离散程度，若曲线呈现上升趋势，表明累积距平值增大，离散数据大于其均值；若曲线呈现下降趋势，表明累积距平值减小，离散数据小于其均值.

累积距平法是一种基于均值的检验方法，通过观察差积曲线可判断数据点离散程度，以及时间序列在长期内的变化趋势和突变时间[7].判断系列是否存在突变：先计算回归检验值T[8]，在给定α的条件下，若|T|>Ta/2，说明资料系列存在突变(跳跃)，跳跃点为累积距平曲线的极值点(最大、最小)前后，具体根据系列累积距平曲线过程确定；若|T|