黄河上游降雨径流变化趋势分析

黄河上游降雨径流变化趋势分析

1径流变化规律根据许多分析研究，黄河下游断裂发生在20世纪70年代末。黄河下游的减少和农业生产的过度引流引起了下游阶级的中断。对于黄河上游(兰州以上区域)一般认为降水和径流变化不大。但是近几年来龙羊峡入库流量减少明显,唐乃亥上游沼泽地干枯,这些是否说明径流系列发生了变化?由于兰州以上来水是黄河的主要水源,占花园口站来水量的58%,因此,重新认识黄河上游的径流变化规律及其影响因素,对黄河水资源的合理调度、开发利用具有重要意义。本文对唐乃亥(进入龙羊峡水库)湟水河、大通河(进入八盘峡水库)和洮河(进入刘家峡水库)主要干、支流流域的降水、径流变化规律进行分析和研究。考虑年降水量及年径流量的年内分配不均,同时为探明流域蓄水变化,将分析研究分为枯季段(11月至来年4月)、汛期段(5～10月)和全年3种情况进行。降水采用流域面平均雨量。各站采用资料情况见表1,降水径流变化情况见表2。2假设检验和前后期检验在考虑年际变化前提下,可以认为各时段降水、径流量的年值、汛期和枯季径流量的发生值自身为随机事件,因此按照以往的分析方法,即直接比较某一时期与另一时期降水或径流量在数量上相差多少,反映事件间的数量差别(见表2),从表2可以看出不论降水还是径流都有减少,却不能说明总体(由气候和下垫面条件决定)是否发生变化,所以从所得结论中,除知道事件的量级变化外,不能为预测未来提供信息。本文以假设检验为手段,从前后期均值的变化、前后期的样本是否来自同一总体和有无趋势性变化方面,探讨各自序列的总变化规律,推断气候变化的特点。同时依据降雨径流间的成因概念,将降雨统计特征的变化与径流统计特征的变化做对比分析,以此探讨径流的变化原因,从而更科学地回答水文序列变化的显著性问题及影响因素是什么的问题。对于序列前后期划分由两个途径来确定:一是按照人类活动强度时程变化划分;二是根据多项式拟合,即趋势变化来划分。由于降雨受人类活动的影响相对径流而言比较小,加之降雨与径流之间存在成因联系,所以这里依据降雨序列,以第二种途径为主,结合考虑第一种划分途径,来划分降雨和径流序列,结果见表1。假设检验的原假设为:(1)前后期均值相等;(2)前后期样本是来自同一总体;(3)整个序列无明显趋势。相对应的检验分别为:u检验,秩和检验,及对应于趋势检验的肯德尔秩次相关检验、斯波曼秩次相关检验和线性趋势回归检验。在本文里显著性水平取0.05。3结果与讨论依照上述方法分别对各流域各个研究段的降水、径流序列进行分析,结果依次列入表3～8。3.1降雨和径流生长的同步性从表3看到,无论在枯季、汛期还是全年情况,湟水河、大通河流域降水量和径流量序列,在均值、总体分布方面,前后期均无显著差异,但却有显著的地域性。进入80年代以来,上游(西宁以上)降雨和径流都有不显著的增加趋势,见表7、表8,它们之间具有变化的同步性,符合径流量主要由降水补给的特点,同时说明该地区气候变化与往常基本一致,人类活动强度还在正常的水资源承受许可范围之内。然而下游(乐都至民和)则相反,降水呈不显著的减少趋势,导致越来越频繁地发生下游民和站径流流量小于上游西宁站流量的现象。尽管如此,民和站降水、径流序列的统计特性,在统计意义上讲,均未发生变化。3.2唐乃犯降水特征对于唐乃亥、洮河来说,水资源形势已经不容乐观。就均值方面看,唐乃亥流域汛期和全年降水量前后期均值均无显著差异,相对应时段的径流量均值就检验来看也无显著差异,但用于检验径流量的统计量值U径流明显大于U降水,并接近临界值。表4也表明,无论采用何种检验方法,均表现出降水无显著性的趋势变化。而径流方面,除全年和汛期时段没有显著的趋势变化,枯季趋势却表现十分显著,其线性趋势斜率达-1.954,即径流量显著减少,这一点与唐乃亥上游部分湖泊消失、沼泽干枯的实际情况相吻合。说明唐乃亥以上流域的蓄渗特性发生了改变。结合考虑枯季降水量均值无显著变化且增加不显著(直线斜率为0.2814)条件下,径流如此快的减少,其原因是人类活动影响还是自然界的改变,尚需进一步的调查研究。从秩和检验看,唐乃亥站各时段降水量和径流量序列的前后期总体分布都有显著差异,表明自然界的变化是不可忽视的因素。3.3对降雨过程的影响与唐乃亥流域相似,洮河流域在均值和总体分布方面,全年和汛期降水量均无前后期的显著差异,但枯季则反映出所有上述要素都有前后期明显不同的结果。从趋势检验看,除汛期降水无显著趋势外,全年及枯季降水量都有显著趋势。为探明造成这种现象的原因,对洮河流域降水、径流的地域变化特点作进一步分析,结果见表6。由表6可以看到洮河流域上游(岷县以上)降水在汛期有显著趋势变化,但在下游(岷县以下)地区则趋势不明显。枯季上游降水有不明显减少的趋势,见表5、6,下游则有显著减少的趋势。可见洮河下游降水的趋势变化决定了全流域趋势的变化。从整体上看,下游的降水无论在何时段均具有显著的偏小,且降水序列前后期不一致,表明降水方面的自然状况有所改变。表3显示,洮河相应径流量的大小变化,基本与降水保持一致,说明流域产汇流特性在统计意义上没有发生质的改变。但在汛期径流减少的趋势比降水减少的趋势更加明显,见表4,说明人类引用水量已改变了径流序列的时程变化特性。总之就刘家峡以上4个流域总的变化情况看,地域差异显著,随地域不同,降雨径流变化各不相同。由表9可看出,检验均值、总体分布和趋势所用的统计量值都没有落入拒绝域,说明在统计意义上刘家峡以上流域水资源变化还在一致性变化范围内,但都已经很接近临界值。若不加以合理利用和管理,其前途似乎不容乐观。4水文气象环境的变化(1)对降水变化而言,近30年来,湟水和大通河这两个流域在降水方面的自然状况未发生改变。而唐乃亥降水特性发生了变化。洮河下游降水量减少显著,同时还伴有降水量分布的前后期显著差异,这种降水的改变在洮河流域水资源的合理利用中应予以注意。(2)对径流变化而言,近30年来,湟水河和大通河径流量受人类活动影响不很明显。唐乃亥枯季径流量减少十分显著,与降水变化对照来看,这种变化似乎不能仅归结为人类活动的影响,建议对这种现象产生的原因作进一步的调查研究,以便使龙羊峡水库充分发挥效益。洮河径流量由