莫钧雯

(广东省水文局肇庆水文分局， 广东 肇庆 526060)

1 测站概况

罗定古榄站位于罗定江中上游，1958年设站，为罗定江区域代表站，属于国家基本水文站。测站断面以上集雨面积为936 km2，至河口距离为129 km。测验河段比较顺直，长约370 m，河宽约50 m，河床为沙石组成，断面比较规则、稳定。常年观测水位、流量、降水量、蒸发、水质等项目，为国家长期收集罗定江的水文基础信息、分析水文特性规律、河道演变研究和治理而设。

2 降水特征研究

罗定古榄水文站处于亚热带季风气候区，降雨常年受太平洋及南海海洋性气候的影响[1]，每年降雨多集中在4—9月，降水有明显的前后汛期之分，前汛期(4—6月)主要是西南低空急流暴雨和锋面雨，后汛期(7—10月)的降雨以台风雨为主。罗定盆地是我省的降雨低值区，该盆地年最大24 h点雨量均值一般在120 mm以下。该站多年平均降雨量为1 516.0 mm。上游小垌站多年降雨量为1 646.3 mm，下游罗定站多年降雨量为1 318.5 mm。

2.1 降水年内分配

受季风气候影响，罗定古榄水文站降水量主要集中在4—9月，占年降水量的77.4%，11月—次年1月降水量较少，只占全年降水量的8.1%，降水量年内分配不均匀(见图1)。

图1 罗定古榄水文站多年月平均降水量示意

2.2 降水年际变化及频率分析

由于南方雨水量较充沛，丰水年和枯水年降水量相对来说变化较小，从资料系列计算出变差系数Cv值为0.19，相对离差程度较小；年际极值比为2.55，表明降水量的年际变化幅度较小，该区域降水对径流的补给相对稳定(见表1)。

表1 罗定古榄站年降水量特征值

将1980—2021年这42 a年降水量资料按数值大小分组，统计计算各组出现的次数、频率、累积频率及组内平均频率密度(见表2)，计算结果显示年降水量出现在1 499.9～1 599.9 mm的频率最高。图2和图3分别是降水量频率密度图和降水量频率分布示意。

表2 罗定古榄水文站降水量分组频率计算

图2 罗定古榄水文站降水量频率密度示意

图3 罗定古榄水文站降水量频率分布示意

2.3 降水变化趋势分析

Mann-Kendall(M-K)的检验方法是非参数检验方法，非参数检验方法亦称无分布检验，是检验时间序列单调趋势的有效工具之一，被广泛应用于气候和水文序列的分析。其优点是不需要样本遵循一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更适用于类型变量和顺序变量[2-4]。

采用M-K检验法对罗定古榄站的年降水序列进行趋势分析，从M-K曲线中的UF(见图4)可以看出，1958—1971年，UF曲线呈现波动，没出现显著性波动上升趋势，从1971年之后曲线呈波动上升趋势，UF值都>0，说明年降水量呈现上升状态，甚至在1986年UF曲线一度超过α=0.05(U0.05=1.96)的显著性水平临界值，M-K统计检验值达到2.026，之后从1987—2005年UF曲线趋势波动下降，并出现多处交点，没有出现显著的突变现象，然后自2006年起又平稳上升，但一直没有超过α=0.05的显著性水平临界值，说明期间降水变化不显著，降水偏少时期和偏多时期呈现周期性交替。

图4 降水量的Mann-Kendal检验曲线示意

3 水面蒸发

罗定古榄水文站自1964年设立蒸发量观测，1964—1978年使用80 cm口径外有套盘的蒸发皿，1979年至今使用E601型蒸发皿进行观测。为统一成果，使成果保证数据系统性、连续性，统计1979—2021年蒸发量资料，罗定古榄站多年平均蒸发量为971.4 mm，年最大蒸发量为1 222.4 mm(1986年)，年最小蒸发量为811.4 mm(2000年)，年际极值比为1.51，Cv值为0.10，相对离差程度较小。

3.1 水面蒸发年内分配

罗定古榄水文站水面蒸发主要集中在5—10月，占年蒸发量的63.6%；月最大蒸发量出现在7月，占年蒸发量的12.3%，月最小蒸发量出现在1—3月，占年蒸发量的15.6%。

3.2 年际变化及趋势

采用M-K检验法对罗定古榄站的年蒸发序列进行趋势分析，从M-K曲线中的UF(见图5)可以看出，1979—1991年UF曲线波动上升；1988—1991年超过α=0.05(U0.05=1.96)的显著性水平临界值，期间上升趋势明显；从1992年开始至2002年UF曲线持续下降，在2003年出现了一个小幅上涨以后曲线平稳波动，UF值≤0但没有超过显著性水平临界值，证明下降趋势不明显。从历年总蒸发量的过程线上看，水面蒸发量逐年变化成波动性，在变化过程中前期蒸发偏多，后期偏少，变化幅度不算显著。

图5 蒸发量的Mann-Kendal检验曲线示意

4 径流特征

4.1 径流补给和年内分配

罗定江流域径流主要来源于降水补给，河川基流小，洪峰水量集中，洪峰水量的大小取决于降水，降水的时空分布决定了径流在年内、年际及时段上的分配特征[5]。由于1983年—2004年该站流量停测，因此径流数据用1959—1982年和2005—2021年的流量资料进行分析。

罗定古榄水文站多年平均流量为25.2 m3/s，多年平均径流量为7.97亿m3/s，年内最小流量出现在1—3月，占8.7%；4月以后气温逐渐升高，清明前后开始春汛降水量增多，流量逐渐增大；5—10月份受龙舟水和台风雨的影响，降水集中，河流补给充足，占年径流总量的75.4%，流量过程与降水过程基本相对应；11—12月降水逐渐减少，河流退水，占年径流总量的10.3%(见图6)。

图6 罗定古榄水文站多年平均月径流量年内分配示意

4.2 丰枯水划分

利用罗定古榄水文站年径流P-III型频率曲线，采用频率分析法确定统计参数和各频率设计值作为划分径流量丰平枯水年标准[6-7](见表3)。

表3 罗定古榄水文站年径流量丰平枯水年划分标准

在以上范围内，找出相应的模比系数值，得出各特征年的模比系数值(见表4)：

表4 罗定古榄站年径流模比系数Kp值

模比系数Kp=某一年径流量/多年平均径流量

(1)

该站年径流量呈现交替性，丰水年、枯水年、平水年交替出现，且由表5可以看出，该站在各年代出现偏丰水年的几率最大，平水年次之，丰水年最小。早年(1959—1982年)丰水年偏多，近年(2005—2021年)没有丰水年份，且特枯水年份出现的概率是早年的7倍。

表5 罗定古榄站不同时段丰平枯水年统计 a

4.3 年际变化及趋势

径流年际变异性常用变差系数Cv与年际极值比来表示，Cv用来说明水文变量长期变化的稳定程度，其值越大，年径流量的年际变化越大，是反应年际变化不均匀性的重要指标[8-9]。由表6可知，罗定古榄水文站年径流年际变率相对较小，径流量较稳定。

表6 罗定古榄水文站年径流特征值 108 m3/s

采用M-K检验法对罗定古榄站的年径流量序列进行趋势分析(见图7)：1959—1972年，UF曲线上下波动；1972—2005年，UF值>1，但没有超过0.05显著性水平置信线，说明该时间段年径流量上升趋势不明显；从2006年起，UF<0，说明年径流量呈下降趋势，且在近几年一度低于0.05显著性水平置信线，径流量进入短期显著减少阶段。

图7 径流量的Mann-Kendal检验曲线示意

5 洪水特征

罗定江虽处粤西的大云雾山、云开大山的背风坡，但靠近南海，流域东南分水岭均有缺口，故台风影响较大，其历史调查洪水及实测大洪水多为台风暴雨所形成。洪水多发于8—10月，一般年份有2～3场中等以上洪水出现，干流洪水历时约3 d，洪水规模相对较小，特点是汇流时间短、来势猛、暴涨暴落、持续时间较短。罗定古榄水文站历史实测最高洪峰水位为12.03m，发生于1972年11月9日，洪峰流量为 1 860 m3/s，超50年一遇。对该站的历史洪水调查计算，重现期5 a、10 a较为常见，洪峰流量分别是1 130 m3/s 和1 350 m3/s；重现期20 a、50 a的洪峰流量分别是1 560 m3/s和1 810 m3/s，出现概率小。

罗定江上游建有金银河、罗光、湘垌、山垌、山田5座中型水库，由于水库蓄水，每年首场洪水一般偏小，后期洪水如果调蓄不当会导致人工洪峰，改变洪水天然传播规律。

6 结语

1) 该站降水量年内分配不均，年降水量出现在 1 499.9～1 599.9 mm的频率最高；在年际变化中曾出现短暂的明显上升趋势，但其他年份降水变化不显著，降水偏少时期和偏多时期呈现周期性交替。

2) 蒸发量年内分配受季节性影响明显，年际变化成波动性，在变化过程中前期蒸发偏多，后期偏少，变化幅度不算显著。

3) 径流量年内分配不均匀，流量过程与降水过程基本相对应。该站在各年代出现偏丰水年的几率最大，但近年(2005—2021年)出现特枯水年份的概率增大，可能是因为气候的变化、流量测验方式的改进或是受附近水利工程的影响。径流量年际变率相对较小，但近两年进入短期显著减少阶段。

4) 近几年出现径流与降水量不匹配的情况，是因为附近水利工程在上游直接截流，抽用引水，或是近年水库调节和人类活动干预比较频繁，导致径流减少；根据目前对中国众多流域的研究发现，人类活动对于流域径流量变化的贡献率均远远超过50%[10-12]。因此，需注意低水流量的监测，保障好生态流量。

5) 本文主要用Mann-Kendal检验和较为简单的水文统计学法对历年的水文资料进行分析，对水文情势变化趋势有一定的参考价值，但是Mann-Kendal检验只能揭示过去时间序列的趋势特征，对流域未来水文情势发展趋势的指导性不强，本次未能详细分析水利工程建设等要素的情况，分析结果有一定的局限性。