韩江干流潮安站径流量变化特征分析

【摘要】本文研究了1951-2010年韩江干流潮安站径流量的基本变化特征，结果表明：潮安站年径流量年内分配不均，年径流量呈现不显著增加趋势，在60年代和21世纪两个时代水量偏枯，而在70-90年代水量相对较多；Morlet小波变换表明该站径流量存在2a、8a和11a等周期变化，与厄尔尼诺和太阳黑子的运动周期有关；P-Ⅲ型分布对洪峰流量拟合较好，洪水频率计算可以为区域水利建设和防洪提供一定的依据。

【关键词】径流量；韩江；潮安站；周期；洪水频率

一、流域概况

韩江流域位于粤东、闽西南地区，地理位置在东经115°13′～117°09′，北纬23°17′～26°05′，是广东省仅次于珠江流域的第二大流域。该流域包括广东、福建和江西3省，干流全长470km（自河源至东溪口），落差920m，平均坡度为0.4‰，流域面积为30112km2。梅江是韩江的主流，发源于广东省紫金县的七星岽，在三河坝与汀江汇合后，经潮州市进入韩江三角洲，分北、东、西溪出南海。

潮安水文站是国家重点基本水文站，其控制流域面积29077km2，占总流域面积的96.6%，是韩江流域的总出口控制站。本文基于1951-2010年潮安站径流资料分析了韩江径流的年内年际变化，并对洪水频率进行了计算分析，可以为该流域水资源的发展与合理利用提供一定的参考。

二、径流年内变化

潮安站多年平均径流量为248.9亿m3，其中平均径流量最大出现在6月，最小为1月。该站径流量年内分配不均，呈单峰性变化曲线，汛期（4-10月）径流量占全年总径流量的79.7%，非汛期径流量占20.3%，主要是由于台风在这几个月频繁登陆，带来台风雨，从而对韩江径流产生一定的影响。

三、径流年际变化

3.1年际丰枯分析

为探讨年径流量丰枯变化的规律，本文采用P-Ⅲ分布对潮安站年径流量进行拟合。设大于25%对应的频率值为丰水年，小于75%对应的频率值为枯水年。计算得出丰水年、平水年以及枯水年的流量临界值为296.4m3/s和194.0m3/s。年径流丰、中、枯分类见图1。

由图中可以看出，1951～2010年间潮安站水量处于枯水年和丰水年的年份基本持平。1951～1956年没有出现平水年；1972～1998年，除了1977和1991年为枯水年之外，其它均为丰水年和平水年；而在1956～1972年和1998～2010年两个时间段出现枯水年和平水年的年份较多。

3.2年代年际变化

韩江潮安站最大年径流量477.6亿m3，最小为112亿m3。从表2的数据中可以看出，韩江在60年代和进入21世纪之后两个年代径流量较少，80至90年代径流量相对较多，50和70年代与多年平均径流量相差不大。

为了进一步揭示韩江年径流量阶段性变化，图2绘制了径流量的累积距平曲线。由图可知，潮安站60年实测年径流量的累积距平波动性较大。其中，1953～1958年曲线持续下降，1958～1961年曲线持续上升，说明在50年代前后期水量变化幅度较大，丰枯变化剧烈；1961～1972年间曲线趋势下降，说明在60年代韩江干流处于枯水时段；1972～2001年整体呈波动上升阶段，说明进入70年代之后的30年韩江水量整体处于上涨趋势；而进入21世纪之后，曲线在2004-2007年间出现短暂上升趋势，但整体波动下降，水量出现减少态势。

3.3年际变化的趋势性

Mann-Kendall检验法是由Mann（1945）最先提出的一种用于检测时间序列变化趋势的方法，该检验不要求样本服从一定的分布且计算比较简单，是WMO推荐并已广泛使用的一种非参数统计检验方法。

潮安站年径流量趋势检验统计值ZMK=0.351，这里取置信水平a=0.05进行显著性检验，临界值U0.05=±1.96，检验统计值小于临界值，即潮安站60年径流量呈不显著增加趋势。

3.4年际变化的周期性

本文运用Morlet复小波变换对潮安站年径流量进行小波分析，分析其变化周期特征。通过以时间因子为横坐标，尺度因子为纵坐标绘制二维等值线图可以分析序列的多时间尺度变化特征。小波方差为时域上关于尺度因子的所有小波系数的平方积分，可以判别出序列变化的显著周期。

鉴于月径流数据序列含有1a左右显著的周期变化，掩盖了更大尺度的周期变化特征，本文选用小波滤波的方法对原数据序列进行低通滤波，去掉1a左右的周期影响，然后再对其进行标准化。选用Morlet复小波对上述预处理后的年径流序列进行小波变换，得到潮安年径流量的小波功率图。图中等值线表示不同大小的小波谱密度值，粗等值线围成的部分为通过红噪音谱95%置信水平的区域，V型曲线包围之外的为“影响锥”。V型曲线之外的部分受数据边界的影响较大，可信度不大。

由图可知，韩江潮安站年径流量存在2.1、8.3、11.7和39.3年周期变化。由于39.3年周期在影响锥外侧，可信度不大，所以潮安站年径流量存在2年、8年和11年左右的周期变化。其中2年周期为显著周期，超过了置信水平为95%红噪音理论谱曲线值。2年和8年周期与厄尔尼诺现象有关，而11年周期与太阳黑子活动周期一致。

四、洪峰频率分析

洪水是人类面临的主要自然灾害之一，具有突发性和破坏性强等特点，会给人类带来严重的经济损失。在一年的观测资料中选用最大的一次洪水作为样本分析即为洪水频率分析。本文运用P-Ⅲ频率曲线对潮安站洪峰流量进行频率计算，频率分析曲线见图4，频率重现期值计算见表3。

韩江流域洪水主要由暴雨产生，韩江洪水来时较早，结束时间较迟，一般从4月下旬开始，到10月中旬结束。韩江下游区属于大范围暴雨洪水，为肥胖型洪水，涨落缓慢且历时较长，如1960年6月，潮安站实测最大洪峰流量为13300m3/s，15天洪量达63.1亿m3，持续时间近半个月。

五、结论

（1）韩江潮安站年径流量年内分配不均，主要集中在汛期，约占总径流量的80%；径流量变化具有一定阶段性，在60年代和21世纪两个时间段水量偏枯，而在70-90年代水量相对较多；年径流量整体呈现不显著增加趋势。

（2）韩江潮安站年径流量存在2年、8年和11年左右的周期变化，这与厄尔尼诺现象和太阳黑子运动周期相关。

（3）韩江流域洪水主要为暴雨洪水，洪水设计频率值的计算可以为该区域水利建设以及防洪提供一定的依据。

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作者简介

赵兰（1987- ）女，汉族，山东泰安人，硕士生，主要研究方向：水文与水资源分析。

Analysis on the Runoff Characteristics of Chaoan Station in Hanjiang River Basin

Zhao Lan

Abstract： This paper studied the basic runoff characteristics of Chaoan station in Hanjiang river basin during 1951-2010. It was showed that the distribution of runoff is unequal during the year and the annual runoff increases not significantly. It has less quantity of runoff in 1960s and in the 21st century but has more from the 1970s to the 1990s. The runoff has 2a， 8a， and11a periods based on the Morlet wavelet transform method. This may be related to the El Ni?o phenomenon and the movement of sunspot. The extreme flood runoff is consistent with the distribution of P-Ⅲ，the calculation of flood frequency can provide a basis for the construction of water conservancy and the flood prevention in local area.

Key words： Runoff； Hanjiang； Chaoan； Period； Flood frequency