《Mann—Kendall方法在长江汉口站水沙特性》.pdf

Mann—Kendall 方法在长江汉口站水沙特性变化分 析中的应用 1 2 武娟 ，邢磊 1．河海大学水利水电工程，南京（210098 ） 2.河海大学水工结构，南京（210098 ） E-mail：wujuan7231284@163.com 摘 要：水利工程的修建，在一定程度上改变了河流的水沙特性，进而影响河流生态系统的 安全与稳定。因此，研究河流的水沙特性的变化非常重要。本文选取长江中下游汉口站在作 为研究对象，选用 1960-2003 年的日均含沙量资料和 1952-2003 年的日均流量资料，使用 Mann-Kendall 方法检测年输沙量和年均流量的趋势变化及突变。分析表明近五十年来汉口 站年平均流量呈增加趋势, 但是沙量呈减少趋势，八十年代趋势变得更加明显，年输沙量从 1985 年开始有明显减少。本次研究成果为水利工程对长江生态系统健康影响的评价提供了 依据。 关键词：长江中下游，汉口，趋势分析，突变分析 1．引言 长江流域是我国经济最发达的地区之一，同时也是我国洪涝灾害最为严重的地区。近年 来随着长江流域洪涝灾害的频繁发生，我国的经济损失也越发严重，这种现象已严重制约和 影响了该区域经济和社会的可持续发展。20 世纪90 年代是我国洪涝灾害高发的 10 年，因 此从各方面研究长江流域洪水形成的机制，分析长江流域径流的变化趋势与突变情况，预测 未来可能出现的大洪水，为长江洪水风险管理提供决策方案已显得尤为重要。 长江流域近些年以来大洪水发生频率很高，排除湖泊围垦造成蓄洪功能减弱等因素外， 该现象与全球变暖，降水增加尤其是大降水事件增多也有很大关系。20 世纪90 年代长江流 域降水极端事件发生的频率和强度都在增加，1960-2001 年长江流域在较大范围内年暴雨日 数和暴雨量也都呈增加趋势，夏季暴雨日数和供雨量呈增加趋势的站点明显增多。全球变暖， 区域气候改变，势必导致降水及其分布发生变化，也必然引起流域水资源分配及其径流发生 变化[1] 。本文将采用M-K 方法对长江汉口站的水量与沙量的变化趋势与突变情况进行分析 研究，找出区域气候改变与降水及其分布对水资源分配的变化情况[1] 。 2 ．研究区域介绍 汉口水文站是长江干流在汉江入汇后水情的基本控制站，控制流域面积为1488036km2, 在其上游有长江最大的支流——汉江汇入，在汉江中游，建有库容仅次于三峡的丹江口水电 站，也是南水北调中线工程的取水源,流域内除了长江上游地区外.主要包括了洞庭湖和汉水 流域。 -1- 图1 长江流域图 3 ．Mann －Kendall方法原理 Mann-Kendall 方法是一种非参数统计检验方法。非参数检验方法也称无分布检验，其 优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，更是用于类型变量和顺序变 量，计算也比较方便。由于最初由 Mann-Kendall 提出并发展了这一方法，故称其为 Mann-Kendall 方法。但是，当时这一方法仅用于检测序列的变化趋势，后来经他人进一步 完善和改进，才形成目前的计算格式。下面介绍一下该方法的计算步骤： k d ∑r k i 对于具有 n 个样本的时间序列 x ，构造一秩序列： i 1 (k=2,3,……n) 其中 ⎧1