沂沭泗流域年降水和年地表水资源量演变趋势

摘要 : 基于沂沭泗流域 1956 年 - 2010 年的水文资 料 , 运用线性倾向估计、 M ann2 K endall 检验、 累计距 平和小波分 析 方法对沂沭泗 流域年降水、 年地表水资源量的演变趋势、 变化过 程和趋势 及周期性进 行了分析。结 果表明 : 沂沭 泗 流域近 55 a 内年降水、 年地表水资源 量变化趋势基本一致 , 整体 上均呈 减少趋 势但不 显著 , 预计未 来 10 多年内 仍 会减少 ; 年降水和年地表水资源量大体经历了丰枯交替 5 个变化阶段 , 年地表水资源量减少的趋势比年降水量减 少 的趋势稍明显 ; 年降水变化具有 4 a、 8 a、 15 a 和 27 a 的主周期 , 年地表 水资源 量变化 具有 4 a、 14 a 和 27 a 的主 周 期。趋势表明 , 未来 10 多年内沂沭泗流域 年降水、 年地表水资源量仍会减少 关键词 : 沂沭泗流域 ; 年 降水 ; 地表水资源量 ; 变化趋势 ; M ann2 Kenda ll 检验 ; 小波分析 ; 累计距平和 ; 线性倾向估计 中图分类号 : T V 125; T V 213 文献标 志码 : A 文章编号 : 1672 2 1683( 2015) 012 00242 05
利用 M ann 2 K endall 趋势检验法对该 流域降 水变化 特征进行 了分析 , 尚未见到关于流域地表水 资源量演变 的研究。本文 基于 沂沭泗流域 1956 年 - 2010 年降水、 地表水资源量资料 , 利用 多种方法对该流域的年降水、 年地 表水资源 量进行了系 统分析 , 以期为流域 水资 源合理 开发 利用、 水资 源调 度与管 理 , 以及防汛、 抗旱、 排涝提供依据。
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水文水 资源
张仙娥等 # 沂沭泗流域年降水和年地表水资源量演变趋势 的地区之一 [ 1] 。 作为我国重要的粮棉油生产基地、 煤电能源 基地和制造 业基地 , 沂沭泗流域内水资源短缺、 干旱、 洪涝等 问题成为制 约该 地区经济发展的重要因素之一。目 前 , 只 有张爱军等
[ 2]
| r | 越接近 0 , x 与 t 之间的线性相关就越小 ; 反之 , | r | 越大 , x 与 t 之间的线性 相关就 越密 切。对 于判 断变 化趋 势的 程度 是否显著 , 必须对相 关系数 进行 显著 性检验 , 确 定显 著性水 平 A, 若 | r| > r A, 表明 x 随 时间 t 的变化 趋势是 显著的 , 否则 表明变化趋势不明显。
沂沭泗流域年降水和年地表水资源量演变趋势
张仙娥1 , 刘 妞1, 2 , 仇亚琴2, 3 , 甘永德2, 3 , 魏 娜2, 3 , 韩春苗4
( 1. 华北水利水电大学 环境与市政工程学院 , 郑州 450011; 2. 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与 调控国家重点实验室 , 北京 100038; 3. 中国水利水电科学研究院 水资源所 , 北京 100038; 4. 北京市水文总站 , 北京 100039)
1. 2
M2K 检验法
M2 K 趋势检验法是世界气 象组织 推荐并 已广泛 使用的
非参数统计检验方法 [ 82 10] , 其不要求序列服从某种分布 , 也 不 受少数异常值 的干 扰, 适 用于 水文、 气象等 非正 态分 布的 数 据[ 9] , 计算较简单 , 定量化程度高。其检验统计量公式如下 : S = E E sgn ( x i - x j )
i = 2j = 1 n n
( 2) (xi - xj )> 1 (xi - xj )= 0 (xi - xj )< 1 ( 3)
其中 , + 1 sg n( x i - x j ) = 0 - 1
S 为正态分布 , 方差 V ar ( S) = n( n- 1) ( 2 n+ 5) / 18。当 n> 10 时 , 标准正态统计变量通过下式计算 : 图 1 沂沭泗流域主要水系
第 13 卷 第 1 期 2015 年 2 月
南 水 北 调 与 水 利 科 技
S out h 2t o2 N ort h W at er Transf ers and Wat er Sci ence & Techn ol ogy
V ol.13 N o. 1 Feb. 2015
DOI: 10. 13476 / j . cnki. nsbdqk. 2015 . 01. 006
Variation trend analysis of annual precipi tation and surface water resources in the Yi2Shu2Si Basin
ZHA N G X ian 2 e1 , LIU Niu1, 2 , Q IU Ya 2 qin 2, 3 , G A N Y ong 2 de2, 3 , W EI N a2, 3 , H A N Chun2 miao 4 ( 1. School of Envi ronmental and M unicip al Eng ineer ing , N or th China Univer sity of W ater Res our ces and Electr ic Pow er , Zhengz hou 450011 , China; 2. State K ey L abor ator y of S imulation and R eg ulation of the River Bas in W ater Cy cle, China I nstitute of W ater Res our ces and H y dr op o wer Res ear ch , Beij ing 100038, China; 3. China I nstitute of W ater Resources and H y dr op ower Resear ch, Beij ing 100038 , China; 4. T he H y dr ological Station of Beij ing, Beij ing 100039, China) Abstract: Based on the hy dr olog ical data in the Y i 2 Shu2 Si Basin fr om 1956 t o 2010, the linear r egr essio n, M ann 2 K endall test, cu2 mulat ive depar ture method, and w avelet analy sis w ere applied to ana lyze t he var iatio n tr end and periodicity of annual precipitat i 2 o n and surface w ater r eso ur ces. T he r esults sho wed that the annual pr ecipitatio n and surface w ater resources have the similar variatio n tr end w ith an ov erall insignificant decr easing t rend, and decr ease co nt inuo usly in the future; the annual precipitatio n and sur face w ater r eso urces have ex per ienced fo ur per io ds with w et and dr y ones in tur n, and the decreasing tendency of annual surf ace w ater r eso urces is higher than that of annual pr ecipitatio n; and annual precipit at ion has main cycles o f 4 year s, 8 y ears, 15 years, and 27 year s, and annua l surface water r eso ur ces have main cycles of 4 years, 14 year s, and 27 y ears. T he trend analy sis show ed that annual precipitation and sur face w ater resources co nt inue to decrease in the nex t decade in t he Y i 2 Shu 2 Si Basin. Key words: Y i 2 Shu2 Si Basin; annua l precipitation; surface w ater resources; var iatio n trend; M ann2 Kendall test; wav elet analysis; cumulative depart ur e met ho d; linear reg ression
பைடு நூலகம்
组成 ( 图 1) , 流域面积 7. 96 万 km 2 , 占淮河流域面积的 29% 。 统计资料显示 , 流域内多年平均 降水量为 622. 3 亿 m3 , 折合 年降水深 788. 4 mm; 多 年平均 水资源总 量为 210. 8 亿 m 3 , 其中地表水资源量 为 142. 6 亿 m 3 , 地表 水与 地下 水之 间的 不重复量为 68. 2 亿 m 3 。流 域内 人均水 资源 占有 量仅 为全 国人均占有量的 16. 4% , 且时空 分布不均 , 是我国 严重缺水
收稿日期 : 2014206 2 13 修回日期 : 2014211 215 网络出版时间 : 2014 2 12 203 网络出版地址 : ht tp: / / w w w . cnk i. net / kcms/ detail/ 13. 1334. T V . 20141203. 1411. 034. h tm l 基金项目 : 水利部公益性行业科研专项经费项目 ( 201301001) ; 流域水循环模拟与调 控国家重点实验 室 2013 年自主选 题课题 ( 2013ZY 02; 2013 Q N02) ; 河南省教育厅自然科学研究计划项目 ( 2011A 570008) ; 河南省高校青年骨干教师资助计划项目 ; 华北水利水电大 学 高层次人才科研启动资助项目 作者简介 : 张仙娥 ( 1972 2 ) , 女 , 山西芮城人 , 副教授 , 博士 , 主要从事水资源和水环境方面研究。 E2mail: zh angxiane@ ncw u. edu. cn
沂沭泗流域是淮河流 域内一个相 对独立的 水系 , 其位 于 淮河流域东北部, 北起沂蒙山 , 东临黄海 , 西至黄河右堤 , 南以 废黄河与淮河水系为界。全流域 介于东经 114 b45c- 120b20 c, 北纬 33b30c- 36b20c之 间 , 东西 方向 平均 长约 400 km, 南北 方向平均宽不足 200 km, 横跨江苏、 山东、 河 南、 安 徽 4 省的 15 个地 ( 市 ) 。沂沭泗流域 主要由 沂河、 沭河、 泗河 三大水系
Fig. 1 T he major river syst ems in t he Y i 2S hu 2 Si Basin
S- 1 Var ( S) Z= 0 S+ 1 Var ( S)
S> 0 S= 0 S< 0 ( 4)
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研究方法
有关序列中趋势成 分的 诊断、 检验 方法 有很多 , 目 前常
在双边的趋势检验中 , 对于给定的 A 置信水平 , 若 | Z | \ Z1- a/ 2 , 则原假设是不可接 受的 , 即 在 A 置 信水 平上 , 时 间序 列数据存在明显的上升或下降趋势。对 于统计 变量 Z, 大于 0 时 , 是上升趋势 ; 小 于 0 时 , 则 是下降 趋势。 Z 的绝 对值在 大于等 于 1. 28、 1. 64 和 2. 32 时。 分 别 表 示 通 过 了 信 度 90% 、 95% 和 99% 的显著性检验。