维普资讯 http://www.cqvip.com 第３Ｏ卷第６期 人民黄河 Ｖ０１．３０．Ｎｏ．６ ２００８年６月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ Ｊｕｎ．，２００８ 【水文・泥沙】 黄河流域１ ９ １ ９～１ ９９８ 年径流量突变分析 李春晖 ，郑小康 ，庞爱萍２，杨志峰 ２ （１．北京师范大学环境学院水沙科学教育部重点实验室，北京１００８７５； ２．北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室，北京１００８７５） 摘要：根据黄河干流兰州、三门峡和花园口近８０年天然径流量序列资料，分析了黄河流域天然径流量突变特征及其影 响因子。并应用Ｙａｍａｍｏｔｏ法检测黄河流域１９１９—１９９８年径流序列在年际间的突变。结果表明：黄河流域年径流量突变 主要发生在１９３３—１９３５年、１９６９—１９７２年、１９８０—１９８３年、１９８６—１９８９年，气候突变是导致黄河流域天然径流量突变的 直接原因。 关键词：黄河流域；天然径流量；突变；影响因素 中图分类号：Ｐ３３３；ＴＶ８８２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１３７９（２００８）０６—００３３－０２ 随着经济的快速发展，黄河流域水资源供需矛盾Ｅｔ趋尖 锐，２０１０年、２０２０年和２０３０年水资源短缺量将分别达到２２．９ 印：： ，ｎ ＋，ｎ，一Ｚ （３） 亿、６２．４亿ｎｌ 和６６．２亿ｎｌ 。对黄河流域水资源演变规律进 式中：ｍ。和ｍ 分别为前后两段序列样本长度。 行深入研究，特别是研究天然径流量的突变性，是合理利用黄 ｍ。、ｍ 可以根据实际情况人为设定，若取ｍ，＝ｍ ＝ｇ时， 河水资源的基础 Ｊ。笔者采用黄河兰州、三门峡和花园ＬＩ ３ 由式（１）一式（３）得ｔｏ＞Ｓ／Ｎ Ｘ ｇ ；取ｍ１＝ｍ２＝１０，则在 个水文站１９１９—１９９８年天然径流量资料，分析了黄河天然径 Ｓ／Ｎ＞１．０时，相当于ｔｏ＞３．１６２＞ｔｏ ｏ５（ｔｏ ｏ５＝２．２３），达到 流量的突变现象。 ９５％以上的信度水平；取ｍ ：ｍ ：１４，则在Ｓ／Ｎ＞１．０时，相 当于ｔ０＞３．７４２＞ｔｏ．ｏ。（ｔｏ ｏ。＝２．９８），达到９９％以上的信度水 １突变特征分析 平。即从基准年第ｉ年前后时间段的均值都有明显差异，发生了 １＿１分析方法 突变。在达到信度Ｓ／Ｎ可能连续出现的数年区间内，取最大的 突变是自然界的一种正常现象，即描述某自然现象的时间 Ｓ／Ｎ值作为突变年。 序列从一种稳定态（或稳定持续的变化趋势）跳跃式地转变到 分别取ｍ１＝ｍ２＝５、ｍｌ＝ｍ２＝１０与ｍｌ＝ｍ２＝１４，对 另一种稳定态（或稳定持续的变化趋势）的现象，它表现为该 黄河干流兰州、三门峡和花园口３站１９１９—１９９８年天然径流量 序列从一个统计特征到另一个统计特征的急剧变化 】。时间序 进行突变分析。 列的突变分析方法有滑动ｔ一检验法、Ｐｅｔｔｉｔｔ法、Ｌｅｐａｇｅ法、 １．２分析结果 Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ法和Ｃｒａｍｅｒ法等 Ｊ。李春晖采用Ｍａｎｎ— 绘制黄河干流兰州、三门峡和花园口３站１９１９～１９９８年天然 ｋｅｎｄａｌｌ法对黄河流域降水量和径流量１９５１—１９９８年系列进行 径流量变化图（见图１）。根据Ｙａｍａｍｏｔｏ法计算３站径流量在ｇ＝ 了突变分析 。本研究应用Ｙａｍａｍｏｔｏ法来检测黄河流域 ５、ｌ０年和ｌ４年的Ｓ／Ｎ值（见图２～图４），突变及其趋势见表ｌ。 １９１９—１９９８年径流序列在年际间的突变。 由图２一图４及表１可以看出：在ｇ＝５年尺度上，兰州和 Ｙａｍａｍｏｔｏ法被用来检验２个随机样本平均值的显著差 三门峡２站在１９３３年、１９６９年和１９７５年出现突变，Ｓ／Ｎ值分别 异 ＇” 。首先设置一个基准年，则基准年的突变指数 为１．９９、１．２９、１．０８和１．７８、１．２８、１．０９，趋势分别为上升、下降 Ｓ／Ｎ（即信噪比）可表示为 和上升趋势；花园口站在１９３３年、１９６９年和１９８６年出现突变， Ｓ／Ｎ值为１．７３、１．２３、１．０２，趋势分别为上升、下降和下降。在 ｓ／Ｎ＝ ＝— —÷ ㈩ （１） Ｍ＝１０年尺度上，３站分别在１９３３年出现突变，Ｓ／Ｎ值分别为 式中： 。、Ｓ。分别为基准年前ｍ．年时间段内的平均值和标准偏 １．０１、１．０９、１．１０，呈上升趋势。在ｇ＝１４年尺度上，没有显著性 差； 、Ｓ：分别为基准年后ｍ。年时间段内的平均值和标准偏差。 突变趋势。 该方法把突变出现的时间定格在数年宽度的范围内，在可 用资料的全部时间段内，通过连续设置基准年的方法，可以得 收稿日期：２Ｏ盯一ｏ９一ｌ３ 到突变指数Ｓ／Ｎ的时间序列。当Ｓ／Ｎ＞１．０时定义为突变， 项目资助：国家自然科学基金资助项目（５０７０９００２）；国家“９７３”计划项目 Ｓ／Ｎ＞２．０时定义为强突变。定义统计量： （２００６ＣＢ４ｏ３３０３）。 作者简介：李春晖（１９７６一），男，安徽阜阳人，博士，研究方向为水资源、流域管 厂■—＿ｉ— — ｔ。＝（ ・ ）／√ ‘玄 去） （２） 理和湿地生态等。 Ｅ．ｍａｉｌ：ｃｈｕｎｈｕｉｌｉ＠ｂｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com ・３４・ 人 民 黄 河 ２００８年 咖咖咖瑚鲫景莩Ⅻ瑚 ０ ＼ 咖 蜒 １９１９ １９２９ １９３９ １９４９ １９５９ １９６９ １９７９ １９８９ １９９９ 年份 图１兰州、－－ｆ－Ｉ峡和花园口３站１９１９～１９９８年天然径流量变化 ｎ¨（，一 、、 ＼ 丑 年份 图２兰州站天然径流量信噪比变化 年份 图３三门峡站天然径流量信噪比变化 蔓 Ｅ 年份 图４花园口站天然径流量信噪比变化 １．３突变原因分析 径流量突变主要是由气候突变引起的，而气候突变的影响 因素是天文因子和地球因子，前者包括太阳辐射强度、地球轨 道参数、地球自转速率，后者主要是人类活动。 不少学者研究北半球和我国的气候变化后认为，在２０世 纪２０年代、６０年代中期和８０年代初发生过３次气温突变 。 尤卫红认为北半球较明显的气温突变年为１９２０年和１９７９ 年 。汤懋苍等发现青藏高原气候也在２０世纪２０年代、５０— ６０年代和８０年代初发生过３次突变，而且这些气候突变与太 阳黑子的活动周期及地球自转速率在２０世纪初期、２０年代、６０ 年代和８０年代发生的突变有很好的相关性 。从黄河流域 天然径流最的突变与这些气候突变具有很好的一致性这一点 来看，显然气候突变是导致黄河流域天然径流量突变的直接原 因，而其中太阳黑子和地球自转周期突变是导致黄河流域天然 径流量突变的根本原因。 表１ Ｙａｍａｍｏｔｏ法计算的黄河天然径流量突变及趋势 ２结论 （１）在肘＝５年尺度上，兰州、三门峡和花园口３站出现３ 次明显突变，但没有产生强突变；在肘＝１０年尺度上，３站均在 １９３３年出现突变；ｊｌｆ：１４年时则没有产生突变。 （２）黄河流域年径流量突变主要发生在１９３３—１９３５年、 １９６９—１９７２年、１９８０～１９８３年、１９８６—１９８９年。 （３）影响黄河流域天然径流量突变的直接原因是气候的突 变，根本原因是太阳黑子和地球自转周期突变。 参考文献： 杨志峰，李春晖．黄河流域天然径流量突变性与周期性特征［Ｊ］ 山地学报 ２００４（２）：１４０—１４６． ［２］ 刘昌明，张学成．黄河干流实际来水量不断减少的成因分析［Ｊ］ 地理学报 ２００４（３）：３２３—３３０． ［３］张光辉．全球气候变化对黄河流域天然径流量影响的情景分析［Ｊ］．地理研 究，２００６（３）：２６８—２７５． ［４］符宗斌，王强．气候突变的定义和检验方法［Ｊ］．大气科学，１９９２（４）：４８３— ４９３． ［５］符宗斌．气候突变现象研究［Ｊ］大气科学．１９９４（３）：２７３—２８４． ［６］谷松林．突变理论及其应用［Ｍ］．兰州：甘肃教育出版社．１９９３． ［７］魏凤英，曹鸿兴．中国、北半球和全球的气温突变分析及其趋势预测研究 ［Ｊ］．大气科学，１９９５（２）：１４０—１４８． ［８］魏凤英．现代气候统计诊断预测技术［Ｍ］．北京：气象出版社，１９９９． ［９］张宇发．贵州气温近５０年变化趋势与突变分析［Ｊ］．贵州气象，１９９８（５）： １７一ｌ９． ［１０］李春晖．黄河流域地表水资源可再生性评价［Ｄ］北京：北京师范大学， ２０ｏ３． ［１１］顾骏强，施能，王永波．近５０年浙江省早涝气候变化及特征［Ｊ］．热带气象 学报。２００１（４）：４２９—４３５． ［１２］ 肖栋，李建华．全球海表温度场中主要的年代际突变及其模态［Ｊ］．大气科 学，２００７（５）：８３９—８５４． ［１３］ 尤卫红．气候变化的多尺度诊断分析和预测的多种技术方法研究［Ｍ］．北 京：气象出版社，１９９８、 ［１４］汤懋苍，白重玻，冯松，等．本世纪青藏高原气候的＝ 次突变吱ｔｉ，，、之同索 的相关［Ｊ］高原气象，１９９８（３）：２５０—２５＂ｒ 【责任编辑翟戌亮】
