甘肃黄河流域主要水文站年径流量一致性修正分析

刘 霞，吕亚斌

(甘肃省陇南水文水资源勘测局，甘肃 成县 742500)

1 修正站选取方法

通过对选用水文站的降水一径流关系分析，检查1956-2016年天然年河川径流系列的一致性，在此基础上确定需要进行系列修正的水文站。修正方法如下：

(1)若发现在同量级降水条件下2000年以后点据明显偏离2000年以前点据时，则表明下垫面变化对径流影响较大，应对原1956-2000年天然年河川径流系列进行一致性修正。

(2)通过点绘水文站控制范围内面平均年降水量与天然年河川径流量的双累积相关图，找出年降水量与天然年河川径流量关系发生明显变化的拐点年份，以该年份为分割点，将年降水量和天然年河川径流量系列划分为前、后两个年段，并对前一年段的天然年河川径流量系列进行修正。

当选定一个年降水值时，可分别从两条曲线上查出两个对应的年径流深值(R1和R2)，采用式(1)和式(2)分别计算年径流衰减系数和修正系数：

γ=(R1-R2)/R1

(1)

ψ=R2/R1

(2)

式中：γ为年径流衰减系数；ψ为年径流修正系数；R1为前一年段年降水量与径流关系曲线上的天然年径流深，以mm计；R2为前一年段年降水量与径流关系曲线上的天然年径流深，以mm计。

查算不同量级年降水量的Ψ值，绘制与Ψ关系曲线，作为天然年河川年径流系列修正的依据。

根据需要修正年份的降水量，从P～Ψ关系曲线上查得修正系数，再乘以天然年河川径流量，即可求得修正后的天然年河川径流量。

(3)对于降水～径流关系变化不大、但明显存在系列一 致性影响因素的流域，如傍河开采地下水，新建大中型水利工程投入运行等，采用成因方法进行一致性处理。

通过对甘肃省水文站进行调查研究分析，最后确定黄河流域武山、北道甘谷(二)、秦安、仁大、窑峰头、红河、毛家河(二)、靖远9处水文站做天然河川径流一致性修正。

2 修正站趋势分析

采用坎德尔秩次相关法、斯波曼秩次法、线性趋势法对修正站进行一致性检测，结果见表1。三种方法a均采用0.05,判别值分别为坎德尔秩次相关法U(a/2)=1.96、斯波曼秩次法T(a/2)=1.64、线性趋势法T(a/2)=1.64。由表1可见，9处修正站径流量均呈显著性减小趋势。

表1 甘肃黄河流域各修正站趋势性检验结果统计表

3 修正站突变点分析

点绘各站面降水量和天然年径流量双累计关系曲线图找出明显拐点，确定明显拐点为突变年份，并采用R/S分析法、有序聚类分析法、李(lee)和海哈林(Heghinan)、曼(mann)—肯德尔(Kenddall)法对各修正站判别合理性，结果见表2。从表2看出，黄河流域天然径流量流域面积较小的站径流序列突变年份同黄河流域整体突变年份有差异，渭河流域各站跳跃年份较一致，突变年份在1993年，祖厉河突变年份在1996年，泾河各流域突变年份在1996年左右。

表2 甘肃黄河流域各修正站天然径流序列显著性检验统计表

4 一致性修正

4.1 修正方法

对修正站天然径流系列跳跃年份进行合理性检查后，以该年份为分割点，将年降水量和天然年河川径流量系列划分为前、后两个年段，并对前一年段的天然年河川径流量系列进行修正(以仁大站为例)。计算历年面平均雨量和天然年河川径流量，点绘面平均年降水量与天然年河川径流量的双累积相关图，确定突变拐点，见图1。

图1 仁大站降水量～径流量累积相关图

从图1可以卡出，仁大站径流有很明显的拐点，这个拐点出现在1986年左右，用系列资料统计，最后确定为1986年，将系列资料以1986年为分割点，分成两个系列，并点绘降水量～径流深关系图，见图2。

图2 仁大站平均降水量～径流深相关图

选定若干个整数面降水量值，取值在最大值与最小值之间，分别从两条曲线方程计算出两个相对应的年径流深值R1和R2，查算不同量级年降水量的Ψ值，绘制P～Ψ关系曲线，见图3。

图3 仁大站平均降水量～年径流修正系数相关图

根据需要修正年份的降水量，从P～Ψ关系曲线上查找并用曲线方程计算得到修正系数，再乘以该年天然径流量，即为修正后的天然河川径流量，为了方便比较，点绘仁大站修正前后径流变化过程线图，见图4。

图4 仁大站径流量修正前后变化过程图

4.2 修正成果

用上述同样的方法计算修正各站跳跃前的天然径流量，组成修正后的径流系列，计算结果见表3。

表3 甘肃黄河流域各修正站径流一致性修正统计表 亿m3

从表中看出，修正后1956-2016年均值与修正前天然径流量比较，各修正站天然年径流量呈减少趋势，减少幅度在24.8%-58.2%之间。其中，仁大站减少幅度最大，为0.138×109m3，红河站减少幅度最小，为0.112×109m3。

5 结语

通过甘肃黄河流域主要水文站水文资料的统计和检验，找出资料的拐点，进行一致性分析和修正，使水文资料具备一致性条件，让还原水量回归天然河道，使水资源评价更准确；而在修正和分析方法上，应根据水文资料的实际情况选择，可以通过各种方法相互验证以得到准确的数值。