闵行区水文站点历年潮流量演变特征初探

陈娟 上海市闵行区水文站

1.趋势分析

（1）Mann-Kendall趋势检验法。Mann-Kendall趋势检验法最初由H.B.Mann和M.G.Kendall提出并发展了这一方法，故称为Mann-Kendall法，属于非参数方法。Mann—Kendall检验法是由世界气象组织(WMO)推荐并已广泛应用的非参数检验方法，已广泛使用于分析降水、径流、气温和水质等领域序列的变化趋势检验中。

（2）线性回归与最小二乘法。在实际研究时，经常需要从海量的数据中寻找出内在的联系性。数据通常可以分成两组向量：因变量的向量、自变量的向量，讨论它们之间的内在联系。最简单的情况是：每组向量中均只有一个元素。因变量的向量与自变量的向量可能存在一定的回归关系。这些回归关系一般是非线性的关系，如果不会引起很大的失真性，可以用线性回归的方式近似。最小二乘(Least Square)回归是这些回归模型中常用的处理误差的方法。最小二乘方法能够对实际问题有比较好的解释，核心是所有估计值与被估计值之差的平方和达到最小。

2.分析结果

（1）Mann-Kendall趋势检验分析。通过表1日均潮量的M-K趋势检验分析，可以看到女儿泾（闸外）和淀浦河东闸（闸外）测站的日均潮量在近三年存在显著上升的趋势，而陪昆路、新泾港南闸和虹桥测站的日均潮量在近三年存在显著下降的趋势，陪昆路、大治河西闸（闸外）测站的日均潮量均不存在显著的变化趋势；对于北桥和旗忠测站，单独看全潮日均潮量可以发现其也均不存在显著的变化趋势。

（2）重标极差分析。通过表2R/S分析法对日均流量Hurst指数的计算，可以看到除北桥、旗忠测站外，其余6个测站的日均流量均大于0.5，说明其日均流量均具有显著的记忆性，未来极有可能继续保持近三年来的变化趋势；而北桥、旗忠测站的全潮日均流量的Hurst指数同样也都大于0.5，故而可以推断北桥、旗忠测站的日均流量也同样具有显著的记忆性。通过以上R/S分析法对日均潮量Hurst指数的计算得到有类似的结论。

表1 各测站日均流量M-K趋势检验

表2 各测站历年潮流量Hurst指数计算

图1 各测站历史距平指数变动

图2 俞塘—女儿泾位置示意图

表3 新泾港河道测站相关性估计

3.稳定性分析

（1）距平指数分析。依据逐月平均流量，基于距平指数计算公式，可以计算得到闵行区各测站历年逐月距平指数如图1所示。

通过对各测站逐月变差系数的计算可以看到，在2018年和2018年淀浦河东闸(闸外)测站存在明显的汛期变差系数小于非汛期变差系数的情况，也是说汛期月份的日均流量的波动幅度要大于非汛期月份的日均流量的波动幅度；而在其他几个测站均不能观察到显著的月份差异性，说明去年各月份的日均流量波动幅度相差不大；此外，除大治河西闸(闸外)2019年变差系数小于2017年和2018年，以及淀浦河东闸(闸外)2019年的波动情况与2017年2018年有差别外，其余测站的三年逐月变差波动情况基本相同或相似，说明不同年份的同一月份中的流量波动情况基本类似。

（2）相邻断面相关。

①俞塘～女儿泾

北桥流量测站与陪昆路测站、女儿泾（闸外）测站共处俞塘～女儿泾，北桥测站与陪昆路测站相距约7.5km，与女儿泾（闸外）测站相距约12.7km。详见图2。

本次分析中，将各年中相同农历日期的日均流量进行一一对应，并构建以下回归模型：

②新泾港

新泾港，为市管河道，起点苏州河、讫点淀浦河，闵行区境内河长6822m，河道面积119693m2，槽蓄量24.88万m3。类似的可以得到新泾港站点的估计结果。详见表3。

基于表3分析结果，可以看到虹桥与新泾港南闸测站的涨潮流量均存在较为显著的相关关系，其中2017、2018年均能够在99%的显著性水平上接受这种假设；与此同时，各相关变量之间的相关系数均为正值，说明相邻断面的存在着正向的同涨同落的相关关系。此外，由于虹桥测站距离河口较近，且河口附近存在其他水闸，其与新泾港南闸测站回归方程的R2均较小，2019年由于只有9个月的测量数据，相对而言拟合方程的R2更小，拟合优度更差。