卫河水系新乡段年径流量变化趋势分析

叶炳效孟春芳,2

（1河南省新乡水文水资源勘测局；2西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室）

0 引言

卫河是新乡的母亲河，随着新乡市工农业和社会经济的快速发展，城市化进程不断加快，下垫面发生很大变化，塔岗水库、宝泉水库、石门水库等蓄水工程和闸、橡胶坝等拦水工程的相继建设运行，加上近年来各灌区引水量的增加，导致卫河水系主要河流流量减少，部分河道断流淤积。时序累计值法、Mann-Kendall非参数检验法、有序聚类法是常用的突变检验的方法。文章采用时序累计值法、Mann-Kendall 非参数检验法、有序聚类法对新乡市卫河水系新乡段的年径流量进行分析，正确认识卫河水系新乡段的径流量变化特征，有利于新乡市生态文明建设工作的开展。

1 区域概况

新乡市的卫河流域（漳卫河地区）位于新乡市的西北部，流域面积3 718 km2，主要河流有卫河和共产主义渠。卫河发源于山西省陵川县夺火镇，在修武县和获嘉县交界的官司桥村进入新乡市，在卫辉市的小河村出新乡市进入鹤壁市。卫河成西南～东北向横穿市境，境内长80 km。共产主义渠是1958 年开挖的大型引黄灌溉渠道工程，起自黄河北岸武陟县秦厂村东南，经武陟县、获嘉县、新乡县、新乡市、卫辉市、淇县、浚县，至老观咀入卫河，河道全长156 km，总流域面积8 059 km2。卫河以北的诸多支流都被拦截入共产主义渠。1962 年停止引黄后，成为卫河上游（豫北地区）的泄洪排水骨干河道，是新乡市西部和北部山区洪水的唯一出路。

2 计算方法

时序累计值法、Mann-Kendall 非参数检验法、有序聚类法是常用的突变检验的方法。

3 计算和结果

考虑到洪水时，共产主义渠水和卫河水在新乡市区以下河段常出现混合，且合河卫站和刘庄站均受人为调控影响，为更清楚体现卫河水系主干河流变化状态，将两条河流量合并计算，即合河卫和合河共断面流量（1958-2016 年）合并为合河站，刘庄断面和淇县断面流量（1963-2016 年）合并为出境站，计算结果如下。

3.1 合河站

合河站近59 a年平均实测径流量为5.84亿m3，年径流量的最大值为36.47 亿m3（1959 年），最小值为1.54 亿m3（2002 年），见图1。年径流量出现丰枯交替变化，从五年滑动平均结果来看，出现明显的下降趋势。M-K 检验分析结果显示：统计量U为-3.94，|U|＞Ua/2=1.96，通过95%的显著性检验，且＜0，因此该站年径流量出现减少趋势，且减少趋势显著。

时序累计值图的判断比较直观，显示在1964 年左右径流出现一次跳跃成分；M-K 突变检验法没有出现突变点，UF 线大致呈递减趋势。由有序聚类法判定可知在1961-1964 年均为可能的突变点。查阅年鉴资料可知，因为1958-1960 年共产主义渠开挖，且在1962年3月之前均从黄河引水，导致该站流量偏大；1963年流量突增是该年发生大洪水。因此根据上述分析，充分考虑各种方法和实测过程后，判定突变点为1962年。

为进一步确定径流减少原因，对1963-2016年序列再进行突变分析，见图2）。结果如下：M-K突变检验法表明在1963年大洪水后，径流出现减少，1967 年左右又出现增加趋势到1977-978 年，之后再次出现减少趋势，1986 年后UF 值大于阈值，即出现显著减少趋势。有序聚类法判定在1964、1965、1977、1978年均为可能的突变点。1976年和1977年发生洪水，造成了流量的增加，之后流量有明显的递减趋势，1986年后径流显著减少。因此根据上述分析，充分考虑各种方法和实测过程后，判定1964、1965、1977、1978年是该站径流减少突变点。

3.2 出境站

图1 合河站突变点分析图

图2 合河站突变点分析图

该站只有1963年后原始资料，故只对1963-2016年径流量系列进行分析。该站近54年来年平均实测径流量为9.28亿m3，年径流量的最大值为36.04亿m3（1963年），最小值为3.10亿m3（2002 年），见图3。年径流量出现丰枯交替变化，从五年滑动平均结果来看，出现明显的下降趋势。M-K 检验分析结果显示：统计量U 为-3.081，|U|＞Ua/2=1.96，通过95%的显著性检验，且＜0，因此该站年径流量出现减少趋势，且减少趋势显著。

时序累计值图的判断比较直观，不能显示出明显的跳跃成分；M-K 突变检验法表明在1963 年大洪水后，径流出现减少，1967 年左右又出现增加趋势到1982-1983 年发生减少突变，1987 年后出现显著的减少趋势。有序聚类法判定在1964、1965、1977、1978年均为可能的突变点。根据上述分析，充分考虑各种方法和实测过程后，判定突变点为1964、1965、1977、1978、1982、1983年。

4 结论

图3 出境站突变点分析图

综上所述，研究区河流的年径流量序列出现减少趋势，且减少趋势显著。合河站以下断面1962 年之前受引黄水的干扰，因此重点考虑1963-2016 年序列，合并年径流量后水文站（合河站、出境站）的突变点如下：有序聚类法判定合河站年径流量的突变点为：1964、1965、1977、1978，M-K 法判定结果为1977、1978。有序聚类法判定出境站年径流量的突变点为：1964、1965、1977、1978，M-K法判定结果为1982、1983。可见，卫河水系新乡段1963-2016 年的年径流量的突变点集中在1977-1983年间。