晉江流域徑流演變規(guī)律研究

謝菲　孫小舟

摘要 根據(jù)晉江流域安溪和石礱水文站歷年徑流量序列和降水序列，應用了Mann-Kendall法、集中度和集中期Morlet小波等數(shù)學方法，對該流域徑流的演變規(guī)律進行了分析，研究結(jié)果表明：徑流年內(nèi)分配極不均勻，全年徑流主要集中在5、6、7、8、9月份，占全年徑流量的60%以上，冬季徑流量很小，占全年平均徑流量的比例不足10%；從徑流年內(nèi)分配的集中性來看，安溪水文站的徑流年內(nèi)分配集中度20世紀60年代最大為49%，其余年代均較?。粡淖兓厔輥砜?，晉江上游安溪站年均徑流量較穩(wěn)定，基本無變化，晉江下游的石礱站年均徑流量趨勢變化較上游強烈，具體表現(xiàn)為50年代未至70年代初表現(xiàn)出下降趨勢，90年代至今表現(xiàn)為上升趨勢。但晉江流域水文站的年均徑流量在過去的53年中均沒有明顯的上升或是下降趨勢。

關(guān)鍵詞 晉江流域；徑流；演變規(guī)律

中圖分類號 S271 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）05-01471-03

Abstract According to previous runoff volume and rainfall of Anxi and Shilong hydrometric station in Jinjiang River basin， the evolvement rule of runoff volume was analyzed by using Mann-Kendall， concentration degree， concentration period and Morlet wavelet methods. The results showed that： The runoff distribution of the Jinjiang River in a year is very uneven， more than 60% of runoff volume mainly focus on May， June， July， August and September，winters runoff volume is very little， less than 10%； Anxi hydrometric stations runoff mainly focus on 1960s according to interannual distribution of runoff contration degree， occupy 49%， the rest time are all relatively little； Anxi hydrometric stations runoff according to the change trend has no significant changes， Shilong hydrometric stations runoff change is more obvious than Anxi. In more specific terms， in the late 1950s to early 1970s is decline，1990s to now is increase trend， but the average annual runoff has no decline or increase trend in the last 53 years.

Key words Jinjiang River basin； Runoff； Evolvement rule

晉江流域研究范圍絕大部分位于福建省東南沿海的泉州市境內(nèi)。地理范圍包含泉州市轄區(qū)內(nèi)的8個縣、市、區(qū)，包括安溪縣、永春縣、南安市、晉江市和泉州市區(qū)以及大田縣、德化縣、仙游縣和廈門市同安區(qū)的部分地區(qū)，位于117°44′～118°47′ E，24°31′～25°32′ N，流域面積5 629 km2， 占泉州市土地總面積的53.8%，占福建省面積約5%。為福建省五大河流之一。研究區(qū)地貌以山地、丘陵為主，氣候為亞熱帶季風氣候，大部分地區(qū)年平均氣溫為19.5～21.0 ℃，降水充沛，年際間變化率大。

徑流的年內(nèi)分配特征是年徑流的重要研究內(nèi)容，影響人類社會系統(tǒng)的安全，同時也影響自然生態(tài)系統(tǒng)的健康，與流域的自然地理因素和河川徑流補給來源等有著密切的聯(lián)系。徑流年內(nèi)分配特征的變化對應著徑流補給條件的變化，為國民經(jīng)濟各用水部門提供研究所必需的數(shù)據(jù)，是水資源評價的重要參考標準，是河流動態(tài)類型劃分的基礎，也經(jīng)常被當作重要指標用于水利區(qū)劃、水文區(qū)劃和農(nóng)業(yè)區(qū)劃中[1-2]，分析徑流的變化過程和規(guī)律，不僅有助于深入了解地表水資源的變化趨勢，對水資源的合理開發(fā)利用以及保證生態(tài)安全也具有重要的實際意義。

1 研究方法

1.1 年內(nèi)分配不均勻性分析

衡量徑流的年內(nèi)分配不均勻性分析有多種方法[3-4]，該研究采用較為通用的徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)來分析徑流的年內(nèi)變化，徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)越大即表明年內(nèi)各月徑流量相差越大，徑流年內(nèi)分配越不均勻。

1.2 年內(nèi)集中度、集中期分析

2 結(jié)果與分析

2.1 徑流年內(nèi)分配特征

徑流的補給容易受降水、氣溫等氣候要素的季節(jié)性變化的影響，導致徑流的補給出現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，也決定了徑流年內(nèi)分配隨季節(jié)出現(xiàn)周期性的變化和不均勻性[9]。徑流年內(nèi)分配特征的標度方法有多種[10]，筆者擬采用年內(nèi)不均勻系數(shù)、集中度、集中期等不同指標，從不同角度分析徑流年內(nèi)分配特征的變化規(guī)律。

由表1可見，徑流年內(nèi)分配極不均勻，全年徑流主要集中在5、6、7、8、9月份。占全年徑流量的60%以上，冬季徑流量很小，占全年平均徑流量的比例不足10%。由圖1可見，晉江年內(nèi)分配曲線為“雙峰型”，6月中旬和8月中旬分布為2個最大峰值。

由表2可見，晉江上游的安溪水文站和晉江下游的石礱水文站的年內(nèi)分配不均勻系數(shù)自20世紀60年代以后均隨著時間的增加，不均勻系數(shù)呈現(xiàn)出明顯的先減小，后增加的趨勢，且多年平均值相等。在空間上，1956～1969年不均勻系數(shù)值呈現(xiàn)出由上游向下游逐漸增大，越向下游徑流量年內(nèi)分配越不均勻。從時間上，20世紀80年代，上下游不均勻系數(shù)值大小相等，上下游徑流量年內(nèi)分配均勻性一致；1990年以后，呈現(xiàn)出由上游向下游逐漸減小的趨勢，越向下游徑流量年內(nèi)分配相對均勻。

2.2 徑流年內(nèi)集中程度、集中期

晉江流域2個水文站的集中度、集中期分析結(jié)果見表3。由表3可以看出，從徑流年際分配的集中性來看，安溪水文站的徑流年際分配集中度在20世紀60年代最大，為49%，其余年代均較小，其中80年代最小為36%。從總體上說，晉江徑流年內(nèi)分配集中度呈現(xiàn)出先增大，后減小，再增大的變化趨勢。就集中期而言，安溪水文站集中期60年代集中在6月底，70年代和80年代集中在7月，50年代末和90年代以及2000年以后集中在8月初。石礱水文站集中期60年代和80年代在6月底，50年代末和70年代在8月初，90年代以后在8月底。集中期最早出現(xiàn)在6月，最晚出現(xiàn)在8月底。主要集中期是7月底和8月初。空間上，50年代末至60年代集中度呈現(xiàn)出由上游向下游逐漸增大的趨勢，70年代以后集中度由上游向下游逐漸減小，集中期除了80年代以外，大致呈現(xiàn)出逐漸推遲的趨勢。

從40a尺度以上尺度來分析，晉江下游的石礱站40a尺度的周期具有良好的連續(xù)性，表現(xiàn)出時域上的全域性，枯水期與豐水期交替出現(xiàn)。1956～1989年為枯水期，以1976年為震蕩中心，1990年～2008年為豐水期。目前晉江下游石礱水文站正處于大于40a尺度周期的豐水期。

32a尺度的周期具有較好的連續(xù)性，表現(xiàn)出時域上的全域性，豐水期和枯水期交替出現(xiàn)。周期在22～40年之間的低頻震蕩出現(xiàn)了3條突變線：其時間域分別位于1961～1963年之間，1981年左右，1997～2000年之間。以突變線為界，徑流豐枯變化交替出現(xiàn)，出現(xiàn)了2個豐水期和2個枯水期。1961年前、1982～1996年各時段為正相位，徑流量偏多；而60年代中期到70年代末期、2001年后至今各時段為負相位，徑流量偏少。直到2008年等值線仍未閉合，因此2004年后一段時間流域徑流仍處于相對偏枯期。

10a尺度的周期具有局部性特征，主要分布在1987年之前，在周期10～14年之間的突變線增至4條，分別出現(xiàn)在1958年左右、1962年左右、1970年左右、1977年左右，以突變線為界，3個枯水期和2個豐水期交替出現(xiàn)。

6a尺度的周期具有局部性特征，主要分布在1999年之后，在周期5～9年之間的突變線為3條，分別出現(xiàn)在2000年左右、2003年左右、2005年左右，以突變線為界，2個豐水期和1個枯水期交替出現(xiàn)。

參考文獻

[1]湯奇成，李秀云. 徑流年內(nèi)分配不均勻系數(shù)的計算和討論[J]. 自然資源學報，1982（3）： 59-65.

[2] 湯奇成，程天文，李秀云. 中國河川月徑流的集中度和集中期的初步研究[J]. 地理學報，1982，37（4）： 383-393.

[3] 楊遠東.河川徑流年內(nèi)分配的計算方法[J].地理學報，1984，39（2）：218-227.

[4] 蔣艷，周成虎，程維明. 阿克蘇河流域徑流補給及徑流變化特征分析[J]. 自然資源學報，2005，20（1）： 27-34.

[5] 趙銳鋒，陳亞寧，李衛(wèi)紅，等. 1957 年至 2005 年塔里木河干流徑流變化趨勢分析[J]. 資源科學，2010，32（6）：32-37.

[6]于延勝，陳興偉. R/S 和 MannKendall 法綜合分析水文時間序列未來的趨勢特征[J]. 水資源與水工程學報，2008，19（3）：41-44.

[7] 徐宗學，李占玲，史曉崑. 石羊河流域主要氣象要素及徑流變化趨勢分析[J]. 資源科學，2007，29（5）：121-128.

[8] 曹麗格.遼河流域氣候變化及其對徑流量的影響研究[D]. 北京：中國氣象科學研究院，2013.

[9] 王孝禮，夏軍. 水文時序趨勢與變異點的 R/S 分析法[J]. 武漢大學學報：工學版，2002，35（2）：10-12.

[10] 崔錦泰，程正興. 小波分析導論[M].西安：西安交通大學出版社，1995.