金晶 汪紅洲

摘 要：為研究贛江下游的徑流變化特征，以1950～2018年外洲站和1956～2018年石上站的實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用水文統(tǒng)計法和Mann-Kendlall檢驗法完成贛江下游的徑流趨勢分析和突變性檢驗。結(jié)果表明，贛江下游徑流年內(nèi)分配不均，年際變化相對穩(wěn)定;根據(jù)Mann-Kendlall分析結(jié)果，贛江下游出現(xiàn)年徑流增加和汛期徑流降低趨勢，但趨勢不顯著，枯水期徑流則出現(xiàn)顯著的增加;根據(jù)各測站的突變性檢驗結(jié)果，贛江下游枯水期在1992年前后發(fā)現(xiàn)顯著變化。研究成果可以為評估贛江下游的水資源狀況提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：贛江下游;趨勢檢驗;徑流變化

中圖分類號：P333? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0133-03

江西省水系可分為五河一湖，即贛江、撫河、信江、饒河、修水和鄱陽湖，其中贛江是省內(nèi)的第一大河，也是長江的重要支流。贛江主河道長823km，干支流自南向北縱貫我省全境，流經(jīng)47個縣（市），流域面積80948km2，其中省內(nèi)面積79666km2，約占全省國土面積的47.7%。以新干為界，新干以下為贛江下游，包括南昌、吉安、新余、宜春、萍鄉(xiāng)等區(qū)域。

十九大以來，城鎮(zhèn)化進程不斷加快，人民群眾對水資源的需求越來越高，贛江水資源的供需矛盾也日益突出。特別是贛江下游，以省會南昌引領(lǐng)的社會經(jīng)濟高速發(fā)展，人口、企業(yè)等集中，若發(fā)生水資源短缺，將會對人民生活、工農(nóng)業(yè)發(fā)展、生態(tài)等方面造成不利影響，使得國民經(jīng)濟遭受重大損失。根據(jù)專家調(diào)查和查閱文獻，徑流是水資源短缺的主要影響因素。研究贛江下游的徑流變化特征能夠為流域的水資源短缺風險評估提供依據(jù)，助力推進我省的“新365行動計劃”，為政府相關(guān)管理部門對贛江下游水資源的合理利用和科學化管理提供理論基礎(chǔ)。

1研究區(qū)概況

贛江流域?qū)儆谥衼啛釒駶櫦撅L氣候區(qū)，有充沛的降雨量，多年平均降水量在1400mm至1800mm之間，下游的降雨趨勢大于中、上游，降雨集中在4～6月，由各水文測站實測降雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，這四個月的多年平均降雨量占全年降雨的41%至51%，由于江西省森林覆蓋率全國第二，山區(qū)較多，該時期容易形成洪水災害。贛江為我省第一大河，水系發(fā)達，下游流經(jīng)南昌、吉安、萍鄉(xiāng)等區(qū)域，最后匯入鄱陽湖。解放后在贛江下游成立了外洲站和石上站，用以觀測流量、水位等，是贛江下游的主要控制測站，擁有長系列的水文實測數(shù)據(jù)。

2數(shù)據(jù)與方法

本研究的數(shù)據(jù)來源于贛江下游的外洲、石上兩個典型水文控制測站。外洲站位于南昌市桃花鄉(xiāng)外洲村，控制流域面積為80948km2。石上站位于豐城市尚莊鎮(zhèn)石上村，控制流域面積72760km2，河道郊外順直。外洲站使用的是1950年到2018年的水文數(shù)據(jù)，石上站使用的是1956年到1998年的水文數(shù)據(jù)，由于石上站1998年年底撤銷停測，故石上站控制流域1998年至2018的水文數(shù)據(jù)基于樟樹站用水文比擬法求得。本次數(shù)據(jù)采用的是長序列的水文數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具有代表性，連續(xù)可靠，為研究提供了扎實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本文采用水文統(tǒng)計法對外洲站和石上站的連續(xù)的長系列水文統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，計算變差系數(shù)Cv，根據(jù)多年平均徑流的年內(nèi)分配比例、歷年年徑流、歷年汛期月平均徑流和歷年枯水期月平均徑流，利用Mann-Kendall趨勢檢驗方法[1-3]對贛江下游徑流變化進行趨勢分析和突變性檢驗。

3 結(jié)果分析

3.1 徑流的變化

3.1.1徑流的年際、年內(nèi)變化

多年平均流量的變差系數(shù)Cv[4]可以反映控制測站流域內(nèi)的徑流在多年中的變化情況，具體計算公式為：

（1）

式中：Ki為模比系數(shù)，即第i年的年徑流量與平均年徑流量的比值;n為系列長度。

通過計算，可得出贛江下游外洲、石上站變差系數(shù)統(tǒng)計表，即表1。由表1可知，外洲站和石上站的變差系數(shù)分別為0.29和0.31，對比兩個測站的控制流域面積，發(fā)現(xiàn)變差系數(shù)Cv隨流域面積增加而減小。而Cv值越小，說明測站的徑流年際變化相對較小，贛江下游徑流年際變化相對穩(wěn)定。

根據(jù)統(tǒng)計可知，外洲站月最大徑流出現(xiàn)在6月，占年徑流的18.89%，月最小徑流出現(xiàn)在12月，占年徑流的3.11%;石上站月最大徑流出現(xiàn)在6月，占年徑流的18.98%，月最小徑流出現(xiàn)在12月，占年徑流的2.92%。外洲站4～7月徑流量占年徑流量的59.67%，石上站4～7月徑流量占年徑流量的59.96%。外洲站12月至翌年1月徑流量占全年的6.32%，石上站12月至翌年1月徑流量占全年的6.09%。說明贛江下游水資源年內(nèi)時間分配不平衡，4～7月為汛期防汛壓力大，12月至翌年1月則進入枯水期。

3.1.2汛期、枯水期徑流變化

本文將外洲站與石上站的汛期月平均徑流以及枯水期月平均徑流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)外洲站和石上站的徑流數(shù)據(jù)變化高度統(tǒng)一，作為下游的外洲站在汛期和枯水期徑流量均高于石上站，這是由于外洲站的流域面積更大，有支流匯入的原因，這符合徑流的產(chǎn)生規(guī)律。分析圖3，汛期月平均徑流有降低的趨勢，枯水期月平均徑流有升高的趨勢。

3.2 徑流變化趨勢

為了定量地分析贛江下游年徑流、汛期和枯水期徑流的變化趨勢，本文采用Mann-Kendlall趨勢檢驗法對贛江下游石上站和外洲站的汛期月平均徑流、年徑流和枯水期月平均徑流進行趨勢分析，對兩個代表測站的MK趨勢檢驗結(jié)果見表2。針對統(tǒng)計變量Z的，小于0代表統(tǒng)計量呈現(xiàn)下降趨勢，大于0表示統(tǒng)計量呈現(xiàn)上升趨勢[5]，統(tǒng)計變量Z的絕對值分別大于或等于1.65、1.96和2.56的情況表示，分別通過了置信度為0.1、0.05和0.01的顯著性檢驗。

由表2 可知，石上站在1956～2018年和外洲站在1950～2018年之間，石上站和外洲站年徑流的檢驗值Z均大于0，但Z值都沒有突破置信度為0.05的臨界值（±1.96），表明流域的年徑流呈上升趨勢但不顯著，外洲站無明顯增大，石上站小幅度增大;枯水期月平均徑流的檢驗值Z都大于0，且均通過了0.01（±2.56）的顯著性水平檢驗，說明枯水期月平均徑流上升趨勢非常顯著，石上站較外洲站上升更明顯;汛期月平均徑流的檢驗值Z都出現(xiàn)小于0的情況，說明汛期的月平均徑流呈現(xiàn)下降的趨勢，但是因為沒有通過0.05的顯著性檢驗，說明下降趨勢不明顯，外洲站呈現(xiàn)小幅度減少的趨勢，石上站無明顯減小。這主要是受到其上游水利樞紐對徑流的調(diào)蓄影響，尤其是對枯水期的徑流補償。

3.3 徑流特征的突變性檢驗

圖4為贛江下游石上、外洲站年徑流、枯水期月平均徑流和汛期月平均徑流的MK突變檢驗圖，如果在置信區(qū)間內(nèi)曲線UF和UB出現(xiàn)交點，判斷在該時刻發(fā)生突變[6]，本文將年份距離相近的突變點統(tǒng)一劃分為一個突變點，突變點均在置信度為95%的臨界線±1.96之間。由圖可知，石上站年徑流UF處于上下波動，在1956～1992年之間UF基本為正，年徑流量總體呈增長趨勢，1992～2018年之間年徑流增加更加顯著;枯水期月平均徑流沒有顯著的突變特性，UF呈增大趨勢;汛期月平均徑流在1956～1986年之間UF呈增加降低交替變化，1986～1992年間也是與之前相似，但是在1992～2018年UF呈明顯減小趨勢，所以認為石上站的年徑流和汛期月平均徑流的特變年份為1992年。對于外洲站，年徑流UF也處于上下波動，1950～1986之間UF基本為負，年徑流呈減小趨勢，1986～1997年，出現(xiàn)了一個穩(wěn)定期，呈現(xiàn)增長趨勢，1997～2018年UF均為正值，年徑流的增長出現(xiàn)波動性下降;枯水期月平均徑流在1950～1992年UF呈增加降低交替變化，1992～2018年之間UF大部分為負，呈現(xiàn)波動性下降趨勢;汛期月平均徑流1950～1986年之間，大部分UF值為負，變化較為平緩，1986～2018年之間UF全部為負，出現(xiàn)明顯降低趨勢，所以認為外洲站年徑流在1986年和1997年、枯水期在1992年、汛期在1986年存在明顯突變特征。對比分析得出，贛江下游年徑流枯水期在1992年前后存在明顯突變性變化特征。

分析兩個測站的突變點時間，1986年和1997年發(fā)生突變主要是受到人類活動影響，1992年發(fā)生突變主要是受到建設(shè)在贛江中游的工程規(guī)模為大（1）型的萬安水庫，其作為贛江流域綜合規(guī)劃的重要工程項目，能夠在汛情能夠利用自身庫容有效起到削減洪峰、滯留洪水的作用，承擔中下游的防洪任務，在枯水期調(diào)節(jié)補償下游流量，顯著補償下游枯水期流量，極大地改善贛江下游的徑流情況。

4 結(jié)語

（1）贛江下游變差系數(shù)較小，徑流年際變化相對穩(wěn)定，徑流年內(nèi)分配中最大徑流出現(xiàn)在6月，最小徑流出現(xiàn)在12月，汛期為4～7月，汛期徑流量占年徑流量約60%，枯水期為12月至翌年1月。

（2）依據(jù)Mann-Kendlall趨勢檢驗法的結(jié)果分析，受到其上游水利樞紐對徑流的調(diào)蓄影響，贛江下游年徑流呈較緩的上升趨勢，汛期月平均徑流呈較緩的下降趨勢，枯水期月平均徑流均通過0.01的顯著性水平檢驗，上升趨勢顯著，樞紐徑流調(diào)節(jié)對贛江下游枯水期的補償效果很明顯。

（3）根據(jù)Mann-Kendlall突變檢驗分析，贛江下游枯水期月平均徑流在1992年前后存在明顯的突變性特征，萬安水庫對下游枯水期補償效果顯著。

（4）總體來說，贛江下游流域，上下游測站徑流變化趨勢和特征相似，未來各測站可能會延續(xù)1992以后的徑流變化趨勢，本成果可以為評估贛江下游的水資源狀況提供一定的參考，有利于開展后續(xù)的贛江下游水資源風險評估工作。

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基金項目：江西省教育廳科技項目（GJJ191434）。